CC BY
239
1ИНАР 18 :
1ОКЛАД НА СИМПОЗИУМЕ "НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА
М ОСКВА, ■ МГГУ, ■ 31' января—■ 4 ■ февраля ■ 2000' годя
^ В.Г. Лернер, Е.В. Петренко, И.Е. Петренко, 2000
УДК 69(24)
В.Г. Лернер, Е.В. Петренко, И.Е. Петренко
О
собенности освоения подземного пространства
Освоение подземного пространства в планировке и застройке крупных городов приобретает огромное значение из-за дефицита городских территорий, постоянного роста населения, и резкого увеличения загазованности, и транспортных потоков на улицах, и недостаточного развития городской инфраструктуры.
Почти во всех крупных городах мира идёт процесс активного освоения подземного пространства для размещения транспортных и инженерных систем, объектов торговли и бытового обслуживания, складов и автостоянок, решения различных вопросов многофункциональности мегаполисов.
По сути дела, образуется новая подземная инфраструктура крупных городов - мегаполисов, в ходе которой необходимо учитывать ряд обстоятельств и прежде всего - влияние техногенных процессов на экологию подземного пространства, на состояние гидрогеологической среды, а также архитектурно художественное оформление сооружаемых функциональных подземных центров и объектов. При освоении подземного пространства используются практически все направления современного подземного строительства, менеджмента и контрактинговой практики. Комплексное освоение подземного пространства является одним из наиболее эффективных путей решения, территориальных, транспортных и экологических проблем крупных городов, развивающихся как культурно-исторические и торгово-промышлен-ные
центры. При этом наиболее полно сохраняется окружающая среда для размещения парков и рекреационных зон и значительно уменьшается загрязнение от автомобильного движения.
Процесс организации освоения городского подземного пространства характеризуется следующими особенностями:
• внутренней упорядоченностью, согласованностью, взаимодействием различных подсистем подземной инфраструктуры, обусловленных строением городского подземного пространства;
• совокупностью процессов проектирования, менеджмента, технологий строительства подземных сооружений, ведущих к образованию и совершенствованию подсистем городского подземного пространства и взаимосвязей между ними;
• методическими подходами, принципами и методами освоения подземного пространства;
• широким набором применяемых технологий подземного строительства;
• современными формами и методами организации строительства подземных сооружений и их функционирования для решения задач удовлетворения общественных потребностей и получения прибыли в условиях рыночных отношений;
• совершенствованием организационно - технологических схем, архитектурных и объемно - планировочных решений;
• методологией проектирования подземных сооружений нового поколения на основе нетрадиционных решений, использования закономерностей освоения недр, высоких технологий, достижений строительной гео-
технологии с учетом горногеологических условий строительства.
Современные тенденции освоения подземного пространства
В 21 веке роль комплексного освоения подземного пространства больших городов будет направлена на изменение жизни к лучшему.
Интенсивное освоение подземного пространства будет основной тенденцией в 21 столетии из-за того, что не хватает места для жизни людей, а также из-за необходимости создания новой среды обитания людей посредством расширения их возможностей и улучшения инфраструктуры.
Основные тенденции и направления современного освоения подземного пространства заключаются в комплексном освоении подземного пространства (прежде всего мегаполисов) посредством:
• создания крупных подземных инфраструктур и подземных сооружений, как градообразующих и интегрирующих больших сложных геосистем со встроенными инвариантными техническими и архитектурными решениями;
• строительства подземных сооружений нового поколения с использованием высоких технологий и новых объемно-планировочных и архитектурных решений;
• более широкого использования свойств массива горных пород и управления свойствами подземных сооружений;
• использования достижений менеджмента в подземном строительстве;
• подбора экономически эффективных схем инвестирования строительства подземных объектов и внедрения новых методов финансирования;
• внедрения новых акцентов, аспектов и достижений в подземном строительстве;
• поиска новых видов геосистем;
• повышения безопасности в подземном строительстве, в том числе предотвращения просадок поверхности;
• внедрения геомониторинга и гео-механических исследований структуры и свойств вмещающих горных пород;
• повышения качества подземных сооружений и улучшения жизни людей ;
• внедрения новых механизированных комплексов, комбайнов и новоав-
стрийского способа проходки тоннелей НАТМ;
• выбора обоснованной стратегии освоения подземного пространства.
Гибкость технологий проходки тоннелей, оборудования и средств механизации их проходки становится важным критерием приемлемости и прогрессивности технологий в современных условиях подземного строительства.
Геомеханические исследования массива горных пород и мониторинг системы «крепь - массив вмещающих пород» стали неотъемлемой составной частью и основой принципов управления технологией строительства подземных сооружений, обеспечивающих безопасность работ и устойчивость подземных горных выработок.
Внедрение мировых тенденций и достижения тоннелестроения в отечественную практику освоения подземного пространства позволит существенно повысить качество подземных сооружений и улучшить жизнь людей.
Большое внимание необходимо уделять поддержанию уровня грунтовых вод, охране окружающей среды, защите археологически ценных грунтов, сохранению существующих архитектурных памятников, сооружений и геологических условий для устойчивого состояния подземного пространства.
Использование подземного пространства для публичных мероприятий требует обеспечения безопасных выходов и привлечения архитекторов для работы над всеми проектами подземных сооружений.
Освоение подземного пространства Москвы
Активно осваивается подземное пространство столицы путем строительства многоцелевых подземных комплексов, транспортных и коллекторных тоннелей, гаражей и складов, других объектов. Построен первый в России подземный торговорекреационный комплекс «Охотный ряд» на Манежной площади.
Большое внимание уделяется развитию инфраструктуры города. В этом ряду строительство 3-го транспортного кольца. Сооружена одна из крупнейших в мире «стена в грунте», ограждающая котлован на строительстве делового центра «Москва-Сити», протяженность стены 1768 м, с заглублением на 10 м ниже уровня ря-
дом с котлованом протекающей Мо-сквы-реки.
В сфере строительства городских подземных сооружений применяются различные технологии воздействия траншейных стен в сочетании с другими строительными технологиями. Совершенствование технологий исследовано на отдельных конкретных примерах строительства подземных сооружений.
Сооружение «стены в грунте» на строительстве торгово-
рекреационного комплекса на Манежной площади было выполнено впервые в практике московского строительства способом фрезерования грунта. Впервые также была разработана и применена бетонная смесь марки 700 водонепроницаемостью не ниже 16 ед. с применением микро-кремнезёмной добавки. Кроме того были выполнены защитные мероприятия по ограждению зданий и действующих линий метрополитена путём устройства более 2000 буронабивных свай. Для повышения надёжности и долговечности подземного сооружения в арматурный каркас «стены в грунте» была включена ме-таллоизоляция, а раздробленные породы днища были укреплены по технологии «jet-grouting».
Стены глубокой части котлована выполнены способом «стены в грунте» с устройством буросекущихся свай. С целью защиты от подземных вод все наружные стены ТРК снабжены внутренней металлоизоляцией. Под фундаментом мелкозаглублённо-го пространства устроен пластовый дренаж с выводом в контурный дренаж. Для усовершенствования схемы работы «стены в грунте» было принято решение объединить её с рядами защитных свай фундаментной плитой малозаглублённости части ТРК на отметки 130 м. На строительной площадке осуществлялся мониторинг.
Одной из важнейших задач, от решения которой зависит эффективность использования способа «стена в грунте», является правильный выбор технологии разработки грунтового ядра при строительстве подземного сооружения. АО «Мос-инжстрой» с МГГУ внедрена новая технология, сущность которой заключается в том, что вначале разрабатывается центральная часть породного массива внутри сооружения на глубину одного яруса. При этом рядом с вертикаль-
ными несущими конструкциями оставляются неразработанные участки породы. Это повышает несущую способность породного массива. Под защитой оставленных породных участков монтируются распорные конструкции, после завершения монтажа которых разрабатываются оставленные рядом с вертикальными несущими конструкции участки породы, и цикл повторяется на следующей за-ходке.
При реконструкции Ленинского проспекта и ул. Миклухо-Маклая при строительстве двух транспортных тоннелей предусмотрена технология устройства стен методом буросеку-щихся свай диаметром 1,0 м с последующей разработкой грунта до отметки свода тоннеля и бетонированием перекрытий с применением бетона класса В 30, W 12. Последующая разработка грунта ведётся под защитой готового перекрытия с восстановлением движения наземного транспорта.
На строительстве подземной автостоянки на площади Революции применена новая технология выполнения «стены в грунте» в отдельных захватках длиной 2,2 м с межосевым шагом 4,1 м. В захватках устанавливались пространственные арматурные каркасы сечением 0,47-1,8 м. После бетонирования опережающих панелей производилась разработка соединительных захваток длиной 2,2 м со срезкой бетона толщиной 0,15 м с торцевых кромок опережающих панелей с последующей установкой каркасов и бетонированием. Такая технология обеспечивала монолитность «стены в грунте» и отсутствие холодных и грязевых швов в стыках панелей.
Разработка грунтового ядра в котловане производилась в два этапа. Использовалось максимальное совмещение работ по монтажу каркасов, опалубки, возведению гидроизоляции и бетонированию за счет производства этих работ, одновременно в нескольких уровнях. Применение инвентарной опалубки с фанерным настилом в сочетании с челночной технологией позволило сократить сроки возведения строительных конструкций подземной автостоянки почти в два раза против проектных. На этой стройке применено оригинальное соединение плоского перекрытия каждого яруса со стенами.
Нагрузки от перекрытий и будущие нагрузки от веса автомобилей переносятся на стены не полностью, а частично за счет специальной конструкции арматурных каркасов, входящих своими выступами («пятами») в ниши стен, выполненных заранее в конструкции «стены в грунте». Остальная нагрузка приходится на замкнутые конструкции дополнительных стен. Подобная конструкция многоуровневой подземной автостоянки и метод ее сооружения могут быть также использованы и для других объектов социального, культурного и технического назначения.
На строительстве фондохранилища Музея А.С. Пушкина применено новое решение разработки котлована глубиной 11 м под защитой одного перекрытия в уровне поверхности земли без всякой дополнительной временной крепи стен, устроенной из буросекущихся свай.
Следует отметить высокие технологические возможности щитов фирмы «Бессак», особенно их способность вести безосадочную проходку в водонасыщенных грунтах. Этот комплекс намечается использовать при строительстве канализационного тоннеля длиной 950 м и диаметром 4,3 м в сочетании с обделкой из высокоточных железобетонных тюбингов.
Фирма «Крот и Ко» «Мосинжстроя» внедряет, начиная с 1997 г., щитовую проходку комплексом диаметром 4,0 м с монолитнопрессованной обделкой, что не менее чем на 20% дешевле строительства тоннеля со сборной обделкой. Щит оборудован скользящей опалубкой.
Новые технология и оборудование для строительства городских тоннелей коммунального назначения с применением механизированных щитов и щитовых комплексов диаметром 2,6-5,6 м, оснащенных экскаваторными рабочими органами, и механизированных самоходных комплексов для бетонирования вторичной обделки тоннелей позволили повысить темпы строительства, улучшить условия труда и его безопасность, обеспечить строительство в Москве более 10
км в год коммуникационных тоннелей.
Современные технологии проведения подземных горных выработок с использованием механизированных щитов, микрощитов, новой тоннелестроительной техники, монолитнопрессованной обделки из бетона, высокоточных тюбингов в сочетании с различными техническими и технологическими решениями позволяют активизировать комплексное освоение подземного пространства столицы.
В результате экспериментального использования георадаров созданы приборы, методика и технология зондирования георадарами вмещающих горных пород как составная часть технологии механизированного проведения подземных горных выработок. Использование георадаров позволит предупредить ряд негативных последствий подземного строительства, таких как обрушения и обвалы пород в забоях. Поиск и своевременное обнаружение георадарами подземных пустот и возможных аномалий в массиве вмещающих горных пород позволит предотвратить остановки и аварии во многих случаях проведения коллекторных тоннелей в Москве.
Заключение
Описанные строительные технологии и технические решения позволяют осуществлять строительство в стеснённых условиях городской застройки с минимальными объёмами разрытий, не препятствуя движению транспорта. В сложных гидрогеологических условиях эти методы применяются в сочетании со специальными видами работ: водопонижением, замораживанием, химическим закреплением грунтов и др. Использование способа «стена в грунте» осуществляется в сочетании с буросекущимися сваями для ограждения котлована, устройством завес и разными технологиями выемки земляного ядра котлована. Набор различных технологий и технических решений позволяет повысить надёжность и безопасность строительства конкретных подземных сооружений. Развитие центральных районов во многих больших городах
намечается за счёт пропуска общественного пассажирского транспорта и автотранспорта под землёй. В будущем необходимо больше уделять внимания изучению инженерно-геологи-ческих условий строительства для выбора соответствующих технологий строительства подземных сооружений.
Будущий процесс освоения подземного городского пространства должен происходить с применением новых идей в области подземного строительства в нескольких направлениях, в первую очередь:
• в направлении создания универсальных проходческих комплексов, а также расширения области применения новоавстрийского способа проходки НАТМ;
• схемы финансирования по схеме ВОТ;
• внедрения систем сканирования горных пород с целью обнаружения ослабленных зон как вмещающих породах, так и впереди забоя.
• Шире будут:
• использоваться системы для на-брызг-бетона, бурения шпуров и установке анкерного крепления кровли и стен горных выработок;
• новые материалы для гидропригруза щитовых комплексов;
• полимеры для инъекции укрепляющих растворов;
• материалы для облицовки тоннелей;
• приборы для измерения и контроля разнообразных процессов и операций.
В 21 веке во главе проблемы освоения подземного пространства крупных городов становится человек. При этом процесс освоения следует рассматривать как единое целое, когда все его элементы, человеческие и механические, полностью контролируются и необходимым образом объединяются в общую программу действий. Требуется слаженная работа коллектива, взаимные, очень правильные и чётко согласованные действия людей на всех уровнях принятия решений.
~7
Лернер В.Г. первый замесшю.и. юнера.и.нот директора, АО «Мосинжарой». Петренко Е.В. докюр ю.хнических нау к, профессор, Академия юрных нау к.
Петренко И.Е. кандидщ юхничсских наук, Московский тсударстенный юрный униксрсию!
