CC BY
53
УДК 622.
А.Н. Левченко
ГЕОТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СТРАТЕГИЯ И ВЫСОКИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОСВОЕНИЯ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ГОРОДА МОСКВЫ
своение недр земли - это область человеческой деятельности, связанная с изучением и практическим использованием земной коры в интересах создания требуемого уровня жизнеобеспечения общества.
Научное обеспечение проблемы освоения подземного пространства осуществляет строительная геотехнология - наука, предметом изучения которой являются: процессы взаимодействия конструкций подземных сооружений с массивом горных пород; методы проектирования и расчета конструкций подземных сооружений; способы и средства обеспечения их прочности, устойчивости и долговечности; способы и методы строительства, реконструкции и восстановления подземных сооружений и горно-технических зданий и сооружений; способы и средства механизации и автоматизации горностроительных работ; способы охраны подземных сооружений от вредных природных и техногенных воздействий; методы организации и управления горно-строительными работами и их экономической эффективностью; материальные и трудовые ресурсы; методы и технические средства обеспечения безопасности работ; экологические последствия горностроительных работ и меры по сохранению недр и окружающей среды.
Вместе с тем необходимо отметить, что методология проектирования освоения подземного пространства тесно связана с другой горной наукой - теорией проектирования освоения недр, то есть области горной системологии в виде системы зна-
ний о закономерностях взаимосвязи и методах установления параметров техногенного преобра-зования недр [1]
Из общей проблемы освоения подземного пространства в качестве исключительно важного направления следует выделить освоение городского подземного пространства. Опыт проектирования и строительства городов свидетельствует о том, что решение широкого круга соци-ально-экономи-ческих, архитектурно-
планировочных и экологических задач неотделимо не только от рационального использования наземных городских территорий, но и от планомерного и комплексного освоения подземного пространства городов, где целесообразно размещать сооружения различного назначения.
Широкое использование подземного пространства от примитивного обитания в карстовых пустотах до сооружения специальных строений с глубокой древности приучало человечество к экономии энергии и к требованиям охраны окружающей среды: не навреди, сохрани, улучшай. Это цитата из статьи академика Е.И. Шемякина, который является одним их основоположников идеи использования подземного пространства как среды обитания.
Растущий в мире интерес к освоению городского подземного пространства в значительной мере обусловлен положительными качествами подземных сооружений. Использование подземного пространства для размещения объектов различного назначения, помимо повышения эффективности использования недр и со-
хранения экологической чистоты, позволяют:
• разгрузить зону обитания человека от техногенных воздействий и инженерных сооружений;
• обеспечить естественную защиту всего того, что находится под землей;(эта защита является одновременно механической, термической, акустической и гидравлической);
• уменьшить загазованность и шум на городских улицах;
• исключить негативное влияние на эксплуатацию подземного объекта погодных и климатических условий;
• упростить и упорядочить работу транспорта;
• обеспечить безопасность при всех видах внешних воздействий (стихийных, техногенных и диверсионных);
• существенно сэкономить значительные площади ценных земель;
• сохранить городские исторические ландшафты, представляющие культурно-историческую ценность;
• уменьшить отрицательное воздействие потенциально-опасных производств;
• уменьшить затраты энергии на отопление и охлаждение помещения;
• сократить эксплуатационные расходы по сравнению с расходами альтернативных сооружений на поверхности;
• повысить степень безопасности движения транспорта и пешеходов;
• резко сократить в городе количество автотранспорта, используемого для доставки различных грузов, вывоза бытовых и промышленных отходов;
• сэкономить время населения в
сфере транспортного обслуживания за
счет приближения реализации услуг к потребителю;
• повысить уровень комфортности и безопасности жизнедеятельности человека.
• повысить размеры товарооборота и прибыли предприятий торговли, питания, сферы обслуживания, зрелищных и спортивных объектов за счет удобного
расположения их в зонах наиболее интенсивного скопления пешеходов и пассажиров - потенциальных посетителей перечисленных объектов.
Важная особенность подземного пространства города - его скрытость. Это качество может быть использовано в целях национальной безопасности, а также преодоления недостатков и эстетической непривлекательности отдельных видов технологического промышленного оборудования.
Комплексное использование подземного пространства необходимо для городов всех категорий, разница заключается лишь в номенклатуре и количестве сооружений, которые целесообразно размещать ниже земной поверхности с точки зрения капитальных вложений, экологического и социально-экономического эффекта.
Проблема комплексного использования подземного пространства городов в настоящее время является не альтернативной, а насущной задачей оптимального развития инфраструктуры города, поэтому выбор геотехнологической стратегии освоения подземного пространства таких мегаполисов как Москва является актуальной задачей.
Рациональное и эффективное использование городского подземного пространства
- одна из важных задач, которая вытекает из концепции «Генерального плана развития Москвы до 2020 года»
Сегодня строительство каждого сколько-нибудь крупного объекта в столице в обязательном порядке предусматривает активное освоение находящегося под ним подземного пространства. Для проведения таких работ используется сложная, уникальная техника и высококвалифицированные специалисты.
В Москве строятся подземные торговые центры, паркинги, тоннели, транспортные развязки, прокладываются сотни километров инженерных коммуникаций.
Успех строительства подземных сооружений нового поколения зависит не только нетрадиционных проектных решений, но и в значительной степени от тех-
нических и организационных возможностей строителей и заказчиков, а также от схем инвестирования строительства и наличия средств.
Основными факторами, влияющими на размещение создаваемых в подземном пространстве объектов, являются:
- параметры города (площадь, протяженность, высотность и др.) и зонирование его инфраструктуры;
- рельеф местности, природные, геологические и гидрогеологические условия;
- функциональное назначение различных зон города (селитьба, промышленные и другие внеселитебные зоны);
- характер застройки.
Геотехнологическая стратегия освоения подземного пространства г. Москвы, должна базироваться на следующих принципах:
1. В связи с тем, что каждый административный округ города имеет свои градостроительные особенности, следует провести инвентаризацию существующих подземных сооружений, оценить необходимость реконструкции наземных объектов с целью размещения под ними или рядом подземных сооружений и возможность строительства новых, органично связанных с действующей подземной инфраструктурой города;
2. Совокупность мероприятий по строительству новых подземных сооружений и реконструкции наземных сооружений должна быть объединена в единую стратегию освоения подземного пространства г. Москвы.
Разработанная база данных позволит создать единый кадастр участков, на которых возможно строительство подземных сооружений, и необходимые предпосылки для выработки единой концепции компактной застройки с эффективными функциональными связями.
Пространственное решение создаваемых объектов, взаимосвязи их в профиле при вертикальном зонировании рекомендуется проводить в следующем порядке:
• I ярус (примерно до 5 м от поверхности) - пешеходные переходы с учреждениями попутного обслуживания, подземные помещения и малогабаритные служебные тоннели для загрузки объектов торговли, производственные и другие склады периодического пользования, проходные коллекторы, местные инженерные сети.
• II ярус (от 5 до 20 м) - трассы и тоннели мелкого заложения, пересадочные узлы, отдельные сооружения гаражей-автостоянок, железнодорожные вводы, магистральные инженерные сети и коллекторные тоннели, крупные склады периодического пользования и технологические емкости.
• III ярус (более 20 м) - тоннели и станции глубокого заложения, транспортные тоннели многофункционального использования, в том числе предназначенные для новых видов транспорта (экспресс-метрополитен, перспективный пассажирский и грузовой пневмотранспорт, магистральные коллекторы глубокого заложения).
На основании анализа и обобщения мирового опыта была проведена систематизация подземных сооружений, действующих в городских условиях, по основным регламентирующим признакам:
По функциональному назначению систематизация проводилась по четырем направлениям:
1. Хозяйственное назначение.
(промышленные предприятия, инженерные коммуникации, транспортные
предприятия, объекты складского назначения, хранилища нефтепродуктов и др.).
2. Социальное назначение.
(культурно-просветительные и спортивные сооружения, торговли, общественного питания, бытового обслуживания, хранение документов и культурных ценностей, научные объекты, лечебные, спортивно-туристические и др.объекты).
3. Экологическое назначение.
(очистные сооружения, мусоросжигающие установки и др.).
4. Объекты гражданской обороны.
От функционального назначения зависит объем сооружения, срок службы, ремонтопригодность, огнестойкость, комфортность условий труда, которая требует благоустройства и дополнительного инженерного оборудования для соблюдения норм по температурному режиму, вентиляции, освещению, шуму, вибрации, микроклимату, эргонометрическим параметрам.
По объемно-планировочным решениям систематизация проводилась по двум направлениям:
1. протяженные выработки (тоннели);
(инженерные коммуникации, транспортные предприятия).
2. камерные выработки.
(к ним относится большинство подземных сооружений).
Основными регламентирующими признаками объемно-планировочных решений являются: расположение в массиве, этажность подземного сооружения, величина пролета, форма сечения, число пролетов, наличие входов и технические параметры, связанные с функциональным назначением.
По месторасположению относительно наземных сооружений все подземные объекты подразделяются на:
• отдельно расположенные (вне зоны наземной застройки) объекты;
• объекты, находящиеся непосредственно под зданиями и сооружениями и образующие единую цельную конструкцию;
• объекты, примыкающие к зданиям и сооружениям на поверхности.
Наименьшее удорожание строительства по сравнению с подземным (10-15 %) характерно для объектов, размещаемых непосредственно под зданиями в комплексе с наземными зданиями и сооружениями. Наибольшее удорожание (30-50 %) -при изолированном строительстве объектов [2].
По способам строительства систематизация проводилась по трем направлениям:
• открытый способ (котлованный с откосами или шпунтовым ограждением, «стена в грунте». опускной колодец и др.);
• закрытый способ (буровзрывной, комбайновый, щитовой, продавливание, микротоннелирование и др.);
• комбинированный (совместное
применение различных способов).
На выбор способа строительства подземного сооружения большое влияние оказывают горно-геологические условия. При строительстве подземных сооружений в сложных горно-геоло-гических условиях следует применять вышеперечисленные способы строительства в сочетании со специальными способами подготовки массива горных пород (замораживание, водопонижение, тампонаж и др.)
Геотехнологическая стратегия освоения подземного пространства города концептуально должна базироваться на блочно-иерархическом подходе, который состоит в том, что сложная задача разбивается на последовательно решаемые группы задач меньшей размерности (стратегия строительства конкретного подземного сооружения, стратегия развития отдельного муниципального образования и города в целом)
Возможны два варианта принятия решения: эксклюзивные (например: торговорекреационный комплекс «Охотный ряд» под Манежной площадью, Московский международный деловой центр «Москва-Сити», Лефортовский тоннель третьего транспортного кольца и др.) и типовые (подземные автостоянки, склады, холодильники и др.)
На наш взгляд стратегическими направлениями в решении вопросов улучшения уровня комфортности жизни людей, экологии, создания новой среды обитания являются:
• строительство подземных автостоянок (принято Постановление Правительства Москвы «О целевой программе
строительства гаражей-стоянок в г. Москве на период 2005-2007 гг.»);
• вывод промышленных предприятий и коммунально-складских объектов из центра города;
• строительство культурно-оздоровительных центров в округах.
Научно-обоснованная геотехнологиче-ская стратегия освоения подземного пространства г. Москвы создаст предпосылки для привлечения инвестиций, чему будет способствовать:
• наличие базы данных в округах (а в перспективе разработка кадастра подземных сооружений г. Москвы) участков, пригодных для строительства подземных сооружений различного функционального или многофункционального назначения с учетом примерной стоимости и затрат на строительство;
• разработка модульных технологий строительства и использования современного горно-строительного оборудования позволит при массовом строительстве снизить уровень капитальных затрат;
• разработка типовых проектов строительства камерных подземных сооружений для участков, имеющих аналогичные или близкие к ним горногеологические условия, приведет к снижению капитальных затрат.
1. Картозия Б.А., Корчак А.В., Мельникова С.А. Строительная геотехнология - М.: МГГУ 2003, 230с.
2. Черняк В.З. Управление инвестиционным проектом в строительстве. - М.: Русская Деловая Литература, 1998. 800 с.
Особую значимость приобретают исследования, связанные с научным обоснованием и разработкой высоких технологий подземного строительства, то есть, технологий основанных на использовании результатов фундаментальных научных исследований и обеспечивающих достижение таких технических, экономических и социальных показателей, которые по своему уровню либо значительно превосходят все аналогичные показатели в данной отрасли производства, либо вообще недостижимы для существующих технологий. В подземном строительстве это технологии проведения выработок, основанные на использовании закономерностей влияния горно-строительных процессов на напряженно- деформированное состояние породного массива, позволяющие гибко реагировать на поведение окружающей среды и путем оперативного регулирования технологических параметров по данным непрерывного контроля, поддерживать оптимальное состояние системы «человек - подземное сооружение - массив горных пород. Разумеется, что неотъемлемой составляющей подобных технологий является полная механизация трудоемких работ, автоматизация контроля и обработки результатов наблюдений, высокий уровень безопасности и комфортности условий труда.
--------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Левченко А.Н., Лернер В.Г., Петренко Е.В., Петренко И.Е. Организация освоения подземного пространства. Свершения и надежды. - М.: ТИМР. 2002. 406 с.
— Коротко об авторах -------------------------------------------------------------
Левченко А.Н. - профессор кафедры «Строительство подземных сооружений и шахт», Московский государственный горный университет.
