CC BY
19
© A.C. Куликова, 2012
УДК 69.035.4 A.C. Куликова
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ПОД ВОДНЫМИ ОБЪЕКТАМИ МЕГАПОЛИСА
Рассмотрены возможные направления использования подземных пространств под водными объектами вне населенных пунктов, а также в границах мегаполиса. Установлена актуальность использования установленных направлений. Приведены примеры использования подземного пространств под рекой Москвой. Ключевые слова: тоннель, строительство, способ сплошного забоя, коммуникации, горный массив.
Человек по мере развития общества стремился к расширению границ своего существования, к перемещению по земной поверхности. На пути его следования встречались такие природные объекты как горы, реки, озера, болота и прочие преграды, которые необходимо было преодолевать. И если изначально преодоление водных объектов могло носить либо сезонный характер, либо приводило к созданию элементарных сооружений, то по мере развития человеческого общества преодоление природных препятствий привело к созданию целого направления индустриализации общества.
В настоящее время водные объекты уже не рассматриваются как непреодолимые препятствия. В каждом конкретном случае требуется лишь изыскать оптимальный вариант решения и реализации.
Пространства под водными объектами начали использоваться как транспортные и коммуникационные соединения в виде тоннелей. Первые тоннели сооружались, как правило, в скальных породах, что позволяло не укреплять внутренние степы. При проведении проходческих работ применялись в этом случае элементарные орудия труда. По мере разви-
тия технологии производства горных работ и создания для этого проходческого оборудования значительно расширились возможности подземного строительства, в том числе и под водными объектами.
Первый в мире тоннель под рекой был построен для проезда на автомобилях в 1927 г. в США под рекой Гудзон. Он связал Кеннел стрит на Манхэттене в Нью-Йорке с 13-й и 12-й улицами Джерси-сити.
По мере развития технологии производства горных работ, создания более мощной проходческой техники, расширялась и сфера использования подземного пространства. Водные объекты и горные массивы перестали быть непреодолимыми препятствиями. Однако, использование той или иной технологии строительства подземного объекта во многом определяется месторасположением объекта строительства — вне городов и населенных пунктов или внутри сложившегося и застроенного пространства.
Вне городов и поселков, как правило, при строительстве тоннеля или сооружения под водными объектами нет таких строгих ограничений как при строительстве объекта внутри населенного пункта со сложившейся инфраструктурой.
Развитие транспортной сети в мире потребовало и строительства большого количества тоннелей под водными объектам. Самым длинным на сегодня является тоннель «Сейкан» в Японии, соединяющий острова Хонсю и Хоккайдо. Его длина 53,9 км. Евротоннель под Ла-Маншем, от-ктытый в 1994 г., уступает по общей протяженности тоннелю «Сейкан», хотя его подводный участок в 39 км на 14,7 км длиннее японского.
Самым глубоким подводным тоннелем является Эйксуннский тоннель в Норвегии, открытый в феврале 2008 г. Максимальная его глубина — 287 м ниже уровня моря. Максимальный уклон дорожного полотна достигает 9,6 %, минимальная толщина скалы над тоннелем — 50 м.
Первое упоминание строительства тоннеля под рекой на Руси относится к периоду правления Ивана Грозного, когда в Москве велось активное подземное строительство. В 1657 г. В.Азначеевым была предпринята попытка строительства подземного тоннеля под р. Москвой, но завершения она не имела.
В России самым большим тоннелем под водным объектом является автомобильный Лефортовский тоннель в Москве длиной 3, 2 км и проходящий под рекой Яузой и каскадом прудов Лефортовского парка. По протяженности это пятый городской тоннель в Европе.
Самым протяженным подводным железнодорожным тоннелем в России является тоннель под рекой Амур в Хабаровске.
В настоящее время существуют два основных способа строительства тоннелей — закрытые открытые, которые в свою очередь подразделяются по технологии производства.
Закрытые способы строительства тоннелей применяются как для строительства тоннелей глубокого
(более 20 м), так и мелкого залегания. В зависимости от того, в какой породе располагается тоннель, выбирают ту или иную технологию строительства. К закрытым способам относятся:
• щитовой — при помощи щита проводится разработка грунта на полное сечение, а затем производится укрепление стен выработки;
• способ сплошного забоя — грунт разрабатывается в забое на полное сечение, устанавливается временное крепление с последующим закрепление стен;
• горный — грунт разрабатывается по частям и с помощью временного крепления производится постоянное закрепление стен.
Открытые способы строительства тоннелей применяются, как правило, для условий мелкого залегания. По сравнению с закрытыми способами, открытые способы строительства отличаются относительной дешевизной строительства, но при использовании требуют обязательного перекладывания дорог и коммуникаций, расположенных над тоннелем. К открытым способам относятся:
• котлованный — разрывается котлован на полную ширину тоннеля до уровня его подошвы. Стены котлована оставляют либо под углом естественного откоса грунта, либо укрепляют в вертикальном положении. Производят закрепление стен, а затем котлован засыпают. Данный способ применялся при строительстве метро в Берлине. Этот же способ в России был использован при строительстве части Лефортовского тоннеля третьего транспортного кольца в Москве. Был выбран из-за сложных горно-геологических условий, в частности большой вероятности прорыва воды прудов Лефортовского парка.
• траншейный способ — котлован разрывается по частям, стены возводятся методом «стена в грунте»;
• щитовой способ — для его производства используется прямоугольный щит, аналогичный тому, что используется при закрытом способе.
При строительстве подземных сооружений под водными объектами в ряде случаев прибегают и к такому способу, как изменение русла реки или перенос границ водного объекта на временной или постоянной основе. Решение по конкретному объекту принимается индивидуально и базируется на оценке технических возможностей и экологических последствий каждого переноса.
Развитие цивилизации сопровождается дальнейшим расширением инфраструктуры и ростом народонаселения, что неизбежно ведет к сокращению неосвоенных городских и изысканию новых мест для размещения производственных, социальных и иных объектов человеческой деятельности. Опыт проектирования и строительства городов-мегаполисов свидетельствует о том, что решение целого круга социально-экономических, архитектурно-планировочных и экологических задач неотделимо не только от рационального использования наземных городских территорий, но и от планомерного и комплексного использования подземного пространства городов, где целесообразно размещать сооружения различного назначения.
Подземное пространство мегаполисов является средой, создаваемой человеком в процессе организации подземного строительства с целью решения неотложных проблем развития городов.
Основными потребителями подземного пространства мегаполиса, например, Москвы являются:
• транспорт;
• коммунальные службы города:
Мосводоканал; газовое хозяйство; службы связи; Мосэнерго и проч.
• государственные предприятия и организации;
• частные предприятия и др.
При этом направления использования подземного пространства у каждого различны. Так, транспортные артерии, линии коммунальных служб, частично ряд предприятий размещены под землей по необходимости. Для остальных пользователей подземное пространство создается целенаправленно и используется с коммерческими целями. Например, организация складов, холодильников, автостоянок, торговых центров и т.п.
Подземное пространство Москвы геологически разнообразно и структурно неоднородно. При этом территория города пронизана наземными и подземными реками, насыщена озерами, прудами и иными водоемами. Найти точные цифры о количестве малых рек Москвы крайне сложно, но на основании данных, внесенных в последнюю гидрографическую карту Москвы, сегодня в Москве остается 350 крупных водоема и 133 реки общей протяженностью 750 км. Наличие такого большого количество водоносов оказывает весомое влияние на проведение горных работ в городе, в особенности, при проведении подземных горных работ. Все линии метрополитена, транспортные тоннели, тоннели коммуникаций Мосводо-канала, энергетических и газовых хозяйств города, на сегодняшний день так или иначе расположены под водными объектами города или водоносными слоями почвы. Таким образом, подземные пространства под водными
объектами города Москвы занимают значительную площадь, а их строительство, использование и поддержание является актуальной проблемой современного города.
Реки Москвы, являясь главными водными артериями города, в последние годы привлекают пристальное внимание как со стороны Правительства города, так и со стороны отдельных научно-исследовательских и проектных институтов. Главная река города пересекает его целиком с запада на восток и проходит через исторический центр, ее перспективное использование становится все более привлекательным, учитывая малую глубину и значительную занимаемую площадь.
Ежегодно к рассмотрению Правительства Москвы предлагаются варианты дополнительного использования реки Москвы. И если ранее предлагаемые варианты относились к использованию ее наземной части (создание водного такси), то последние проекты делают упор на приращение городской территории за счет использования пространства над и под руслом реки. Например, в архитектурной мастерской Сергея Ткаченко разрабатывается весьма интересный проект. В соответствии с ним весь транспортный поток, следующий по Пречистинской набережной до Фрунзенской набережной, будет пущен по трассе, «вывешенной» над Москвой-рекой, а сама набережная станет пешеходной. С выведенной над акваторией реки и проходящей ниже уровня пешеходной зоны трассы будут организованы съезды на подземные парковки под набережной, откуда при необходимости машины смогут попадать вглубь квартала. С экономической и технической точек зрения проект достаточно легко реализуется, но его вне-
дрение лишь усугубит экологическую обстановку города.
Более перспективными, в этой связи, становятся последние проектные решения московского правительства касательно использования подземного пространства под Москвой-рекой. К таким проектам можно отнести проект «Золотой остров». Его суть — создание на Болотном острове туристи-ческо-рекреационной зоны, предусматривающей очень плотное использование подземного пространства. «Золотой остров» не станет исключительно пешеходной зоной, но транспорт не должен мешать туристам, поэтому подземное пространство будет использовано максимально. Ориентировочная площадь объектов — 1,1 млн м2, а объем инвестиций — 2,7 млрд.долларов. По степени предусмотренного проектом максимального использования подземного пространства «Золотой остров» — это 350000 м2, что может сравниться только с подземным городом в Торонто.
Одна из изюминок проекта — ресторан под Водоотводным каналом. Подводное здание будет трехэтажным, 3-й нижний этаж отводится под автостоянку, общей площадью 45000 м2, на 2-м этаже разместится рыбный ресторан (15000 м2), а на верхнем 1-м этаже разместиться самый большой в Москве супермаркет (15000 м2), торгующий дарами моря. Практика создания подобных подземных и подводных сооружений есть в Японии, Канаде, США, Германии. Для Москвы это будет пилотный проект.
Еще одним проектом использования подземного пространства под руслом реки является создание в центральной исторической части города подземных паркингов. Это предложение представляется интересным для города по следующим причинам:
• решение вопроса с выделение дополнительных городских площадок под автостоянки;
• очистка русла реки, его укрепление, постоянный контроль и поддержание его в надлежащем состоянии;
• минимизация расходов на отопление при условии постоянной температуры под руслом;
• ультрасовременная парковочная инфраструктура;
• создание дополнительно 12000 парковочных мест, столь необходимых в центре города;
1. Конюхов Д. С. Использование подземного пространства. - М.: Архитектура, 2004.
2. Организация освоения подземного пространства мегаполиса. «Деловая слава России» (межотраслевой альманах). 2006.
• создание на базе предприятий Зеленограда технических устройств по перемещению автомобилей на паркинге;
• создание дополнительных рабочих мест и проч.
Вышесказанное позволяет сделать вывод о перспективности использования пространств под водными объектами в сложившихся городских условиях за счет технологичности и экономической обоснованности в использовании, а также снижения экологической нагрузки на городскую среду.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
3. Орлов М.С., Авилова К. В. Долины малых рек Москвы: прошлое, настоящее, будущее.//Сб.трудов Центра Практической Геоэкологии. — М.: ЦПГ, 1996.
4. Что там, под Москвой-рекой?// «Вечерняя Москва», 29.09.2008. № 178. ЕЕЭ
КОРОТКО ОБ АВТОРЕ -
Куликова А.С.— аспирант, Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru
A
НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЕ КНИГОИЗДАНИЕ
Не стоит преувеличивать влияние книги на общественные процессы, но и преуменьшать его тоже не следует. Основная масса населения любой страны (Россия не исключение) теряет разум добровольно с помощью глупых книг, ТВ, Интернета, глянцевых журналов, газет. Но должна быть интеллектуальная элита, которой необходимы умные книги: учебники, научные монографии, справочники, познавательные и дискуссионные публикации. Эти книги и журналы могут издаваться только малыми тиражами - элита малочисленна. Особая роль здесь принадлежит научно-техническим изданиям, которые способны передать тончайшие элементы технической мысли, предостеречь от катастроф, заставить инженеров подумать о последствиях принимаемых решений, сохранить суть изобретений и открытий.
