CC BY
85
Хачатрян В.А. ©
Магистрант, Кафедра "Строительство уникальных зданий и сооружений", Санкт-Петербургский Политехнический Университет Петра Великого
ПРОЕКТИРОВАНИЕ И ОСВОЕНИЕ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ПОД ЗДАНИЯМИ В ОКРУЖЕНИИ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ
Аннотация
В статье рассматривается тема освоения подземного пространства, что является одним из самых актуальных вопросов развития градостроительной отрасли Санкт-Петербурга. Реализуемые мероприятия в области проектирования и строительства, с учетом современных технологий, могут помочь в решении технических, организационных и правовых проблем для освоения подземного пространства, в условиях плотной городской застройки.
Ключевые слова: подземное пространство, существующая застройка, усиление фундаментов.
Keywords: underground space, existing buildings, strengthening the foundations.
Освоение подземного пространства в условиях существующей городской застройки требует решения сложных инженерных задач, актуальных для современного
градостроительства. Под домами-вставками, которые проектируются и возводятся в центральной части Санкт-Петербурга, по возможности предусматриваются подземные гаражи. Учитывая сложность и большой риск при устройстве подземных объемов, инвесторы и архитекторы первоначально располагали гаражи на первых и цокольных этажах зданий, что обычно не требовало заглубления котлованов ниже подошвы фундаментов межевых стен соседних домов. В последствии стали возводить парковки, располагаемые в одном, двух, трех и четырех подземных этажах.
Первый проект двухэтажного подземного паркинга в окружении старых домов в Санкт-Петербурге был реализован Венским отделением фирмы «Бауер» при строительстве гостиницы «Невский Палас Каринтия» (Невский пр.,55 - Стремянная ул.,6.). При этом соседние дома и дворовые флигели получили аварийные повреждения и были разобраны. Другой печальный опыт продемонстрировала французская фирма «Солетанш-Баши», которая выполнила ограждение котлована на площадке строительства вокзала ВСМ (Лиговский пр., 26-38) из буросекущихся свай. При этом были разрушены и снесены два дома, объявленные памятниками архитектуры, получил опасные повреждения заселенный дом №44 по Лиговскому проспекту. Такие случаи показывают, что безопасное строительство подземных объемов возле существующих домов связано с большими рисками.
Оценивая современную ситуацию, можно утверждать, что крупные геотехнические фирмы Санкт-Петербурга (среди них можно назвать «Геострой», «Геоизол», «Старый город», «Спецстрой» и др.), оснащены самым совершенным оборудованием и способны решать сложные задачи, в числе которых и строительство заглубленных объемов. Важно, что профильные организации научились быстро реагировать на появление новых задач, а для выполнение сложных проектов быстро приобретать современное оборудование, используя сложившиеся связи с передовыми европейскими производителями оборудования, среди которых: «Бауэр», «Франки», «Треви», «Юнтан» и др.
Среди немногочисленных успешных примеров проектирования и строительства можно отметить следующие объекты: вторая сцена Мариинского театра; ТРК "Галерея" и "Невский центр"; подземный этаж под зданием бизнес - центра (Владимирский пр.,21),
© Хачатрян В.А., 2015 г.
расположенный вплотную к станции метрополитена «Достоевская»; подземные этажи для здания Главного штаба (фундаменты из свай «Титан») и др.
Основываясь на данных примерах, можно сделать выводы, что безопасный для существующих зданий проект строительства подземных объемов в окружении старых домов должен содержать следующие разделы:
- Усиление фундаментов, основания и стен соседних домов.
- Расчет и конструирование ограждения котлована, которое не вызывает технологических и силовых осадок, и осадок соседних зданий.
- Выбор типов буровых свай (забивные сваи в таких условиях совершенно не приемлемы), при устройстве которых соседние дома не получат технологических осадок.
- Назначение свай достаточной длины, с тем, чтобы собственная осадка новых зданий не привела к дополнительной осадке соседних домов.
- Использование мер, предотвращающих притоки подземных вод в строительный котлован с окружающей стройку территории.
Большое значение имеет и выбор подрядчиков на выполнение перечисленных видов работ, совершенство ППР, тщательное выполнение всех технологических операций, направленных на минимизацию дополнительных осадок.
Вероятную дополнительную осадку соседних домов возможно определить суммой:
- осадка при усилении фундаментов соседних домов;
- при погружении шпунта;
- при устройстве буровых свай;
- при откопке котлована за счет перемещения ограждения ;
- за счет «выпуска» плывуна в котлован из под фундаментов соседних домов.
Без реализации перечисленных мер строительство подземных объемов в условиях плотной застройки является весьма опасным.
Обобщая эффективность отмеченных выше позиций, с учетом опыта проектирования и строительства в условиях существующей застройки Санкт-Петербурга, можно отметить:
1) Инъекционное закрепление грунта под фундаментами старых домов на достаточную глубину заманчиво, но не эффективно и опасно, так как может привести к технологическим осадкам, что потребует проведения ремонтных работ (например при струйной технологии). Опасны и буроинъекционные сваи, которые выполняются с выемкой грунта (проходными шнеками или по иной технологии). Обе перечисленные меры могут привести к дополнительным осадкам, величина которых может достичь 2..5 см, что, очевидно, не допустимо. «Пересадка» домов на ленточных фундаментах на сплошные (силовые) плиты, выполняемые в подвалах, не дает ожидаемого эффекта.
В условиях освоения подземного пространства требуется более щадящий режим воздействия на грунт и уменьшение сил вибраций, что позволяет решить применение свай «Титан». Эта технология не приводит к осадке фундаментов старых домов. Сваи успешно были применены при реконструкции зданий Сената, Синода, Дома Лаваль, на группе зданий по адресу Невский, 112, ул. Восстания, 4 и др. объектах. Эти сваи можно успешно применять в качестве ограждений приямков в подвалах, глубина которых превышает глубину подошвы фундаментов, и в качестве грунтовых анкеров. Имея возможность применения труб-инъекторов в диапазоне наружных сечений от 50 до 100 мм, можно получить сваи длиной 20.. .30 м с несущей способностью от 50 до 160т.
2) Расчет ограждения строительных котлованов необходимо выполнить не только по устойчивости, но и по деформации. Удовлетворительные результаты, дают расчеты, выполненные на программных комплексах «ПЛАКСИС» и «СКАД», «ЛИРА» и др.
3) Существенное значение имеет технология и тип ограждений котлованов. Приемлемые величины технологической осадки (не более 1 см) можно получить, применяя вибропогружатели, обеспечивающие частоту 30.40 Гц (не менее). Отличные результаты могут продемонстрировать буросекущиеся сваи, выполняемые в скважинах под
бентонитовым раствором, и траншейные стены в грунте. Иные виды ограждений котлованов сложно считать безопасными.
4) Современные здания, даже при наличии глубоких котлованов, возводятся на буровых сваях, которые выполняются с начальных (черных) отметок, а в последующем срубаются. При больших размерах котлованов распорные конструкции - временные балки -в пролете целесообразно опирать на буровые сваи до откопки котлована.
5) Ограждение котлована, глубина которого не позволяет заделать стенку в плотный грунт (твердую морену, коренные глины), не обеспечивает безопасное выполнение буровых свай, длина которых превышает длину шпунта. В таких условиях возможна технологическая осадка соседних домов. Следовательно, выполнение буровых свай внутри шпунтового ограждения требует соблюдения всех мер предосторожности. Надо заметить, что в наши дни можно использовать шпунт длиной до 24 м.
6) Массу достоинств имеет организация строительства по принципу «сверху-вниз», когда балки и плиты перекрытий бетонируются (монтируются) на грунт и служат распорной системой двойного назначения: как технологическое крепление и как конструкция подземного объема. В этом случае грунт вынимают из под балок и плит перекрытий.
7) При назначении глубины ограждающей конструкции, важно чтобы она достигала водоупорных слоев грунта. В этом случае притоки вод с донной стороны котлована будут исключены, так же как осадка соседних домов. Водонепроницаемую горизонтальную преграду можно создать ниже плиты подземного объема посредством струйной технологии. Толщину такой диафрагмы возможно принять 2м. Одновременно, такое устройство может работать как распорная конструкция ограждающей стенки, что предотвратит изгиб ограждения ниже плиты и осадки примыкающих домов.
При рассмотрении вопросов, относящихся к данной теме, следует отметить еще ряд достаточно важных моментов:
1. Сохранность конструкций соседних домов возможно существенно повысить, если наружные стены в уровне междуэтажных перекрытий усилить металлическими бандажами, которые устанавливаются поэтажно на кирпичную кладку в штробах, вырубленных в штукатурке, и натягиваются талрепами или иными способами.
2. При определении расчетом осадок фундаментов из длинных буровых свай любым
известным способом, расчетные величины осадок существенно (в разы) превышают
фактические. Одна из причин - грубые ошибки при определении модулей деформации твердой морены и коренных глин.
Детальное изучение некоторых материалов изысканий может показать, что максимальное давление на грунт в компрессионных приборах составило 4,0 МПа, тогда как природное давление на указанной глубине не менее 8,0 МПа.
В середине 70-х годов прошлого века был предложен «коэффициент Агишева» в качестве поправки к компрессионному модулю, так как было установлено, что значение модулей деформации грунтов, определенных по результатам компрессионных испытаний, получаются заниженными в несколько раз по сравнению со значениями тех же модулей, но полученных по данным полевых испытаний. К сожалению, эта проблема до сих пор не решена. В наши дни интерес к грунтам высокой плотности стал актуальным и для Санкт-Петербурга и требует разрешения.
3. Дом, пересаженный на буроинъекционные сваи, усиленный поясами, другими средствами, приобретает высокую прочность и сравнительно малую чувствительность к неравномерным осадкам. Следовательно, допустимая осадка таких домов, их «категория» по табл.4.2 ТСН 50-302-2004 необходимо повысить на две строки, т.е. допустимый осадок (без опасных повреждений усиленных домов) необходимо повысить по крайней мере до 6 см.
4. Существующие дома, являющиеся частной собственностью, иногда не возможно обследовать, пересадить на сваи, усилить и т.п., поскольку собственник запрещает «проникать», тем более «касаться» его недвижимости... Такое положение дел может создавать непреодолимые трудности при осуществлении проектов уплотнения старой
застройки. Без должного внимания и содействия руководства Санкт-Петербурга в решении данной проблемы, центр города может остаться без подземных гаражей.
Основные выводы:
1. Опыт устройства подземных сооружений в условиях городской застройки свидетельствует о принципиальной возможности такого строительства в условиях Санкт-Петербурга.
2. Эффективность подземного строительства возможно обеспечить комплексным геотехническим сопровождением на всех этапах реализации проекта-изысканий, расчетов, проектирования, строительства и последующей эксплуатации.
Литература
1. Н.П. Ваучский, Н.И. Кулагин и др. Концепция Генерального плана развития Санкт-Петербурга: «Комплексное освоение подземного пространства Санкт-Петербурга на 2010-2025 г.», НТО, этап 1, этап 2, СЗ НТЦ «КИППР», СПб, 2003 г.
2. Захаров М. С. Статическое зондирование в инженерных изысканиях: учебное пособие / СПб. гос. архит.-строит. ун-т. - СПБ., 2007.
3. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть I. Общие правила производства работ. М.: Изд-во Госстроя России, 1997.
4. ТСН 50-302-2004. Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. СПб, 2004.
5. МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М., 2001.
6. П2-2000 к СНБ 5.01.01-99. Пособие к строительным нормам Республики Беларусь. Проектирование забивных и набивных свай по результатам зондирования грунтов.
7. СП 50-102-2003. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М.: Изд-во Госстроя России, 2003.
8. Пек Р. В. Искусство и наука оснований сооружений. Сб. Проблемы инженерной геологии. М.: изд. Мир, 1964.
9. Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов. (Российская Академия архитектуры и строительных наук. ГУП «НИАЦ» Москва 2004г.)
10. В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин, К.Г. Шашкин. «Геотехническое сопровождение развития городов (практическое пособие по проектированию зданий и подземных сооружений в условиях плотной городской застройки)»: «Стройиздат-СПб», Группа компаний «Геореконструкция». / СПб. 2010.
