CC BY
354
СИСТЕМАТИЗАЦИЯ ПОДХОДОВ К ОСВОЕНИЮ ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ГОРОДОВ
THE SYSTEM OF APPROACHES TO THE USE OF SITIES UNDEGROUND SPACE
Д.С. Конюхов
МГСУ ИЭВПС, кафедра ПОГР
Рассмотрены исторически сложившиеся подходы к освоению подземного пространства: ресурсный, градостроительный, директивный, комплексный. Дана характеристика каждого из подходов и показано, что комплексный подход позволяет построить наиболее оптимальную и рациональную систему использования подземного пространства города.
Historical formed approaches to the problem of the development of underground space are considered: the resource approach, the directive approach, the urban development approach and the complex approach. Every approach is discussed and shown that the complex approach allows the developing the most optimum and rational system of the underground space usage.
В последние годы наблюдается рост численности населения крупных городов мира, в некоторых странах доля населения городов достигает уже 80% общей численности населения. Плотность населения в городах достигла 150 тыс. чел/км2 и продолжает расти. В подобных условиях резко обострились проблемы развития мегаполисов, особенно такие, как строительство жилья, создание транспортных сетей и инфраструктуры жизнеобеспечения. Одним из наиболее эффективных путей решения этих проблем является освоение подземного пространства.
Успешное решение проблемы создания и освоения подземного пространства возможно только на основании комплексного системного подхода, позволяющего проектировать не разрозненные и изолированные друг от друга подземные сооружения, а градостроительно увязанную подземную систему, органически вписанную в геоэкологическую среду и связанную с архитектурно-планировочной и транспортной инфраструктурой города. Это даст возможность рационально использовать земельные ресурсы, освобождая их от объектов вспомогательного назначения, которые должны размещаться под землёй, улучшить экологическую обстановку, повысить качество жизни горожан и обеспечить рациональное использование недр.
В настоящее время сложилось четыре подхода к созданию и освоению подземного пространства городов:
1. Ресурсный подход. Большинство современных горно-технических концепций рассматривают подземное пространство, как один из видов природных ресурсов, используемых в хозяйственной деятельности человека. В частности авторы [8, 15] определяют подземное пространство как вид ресурсов недр, используемый в качестве сре-
ды для проживания, размещения объектов и протекания процессов. Источниками подземного пространства, как ресурса недр, являются естественные или искусственно созданные полости в недрах земли, а также участки недр, в которых могут быть созданы полости, используемые для указанных целей. Основные характеристики источников: глубина от поверхности земли, объём и форма, свойства окружающего массива, территориальное расположение, устойчивость, возможность доступа с поверхности земли и проч. Наиболее полезными характеристиками ресурса считаются: относительно стабильный температурно-влажностный режим; изолированность от многих видов поверхностных воздействий; способность сохранять тепловую и другие виды энергии; подземные сооружения достаточно часто не требуют существенных затрат на внешнюю отделку, служат значительно дольше и требуют значительно более низких эксплуатационных затрат чем наземные; подземное пространство в некоторых случаях легче осваивать, чем поверхностное, т.к. оно не зависит от топографии и дробления на частные участки. В качестве основных недостатков данного вида природного ресурса автором [14] называются: высокая естественная влажность; отсутствие дневного света; ограниченность доступа с поверхности; более высокие капитальные затраты при строительстве по сравнению с наземным сооружением.
Широкое распространение в рамках ресурсного подхода получила концепция повторного использования подземного пространства [1, 9, 11]. Принято считать, что наиболее перспективными для размещения объектов различного назначения являются отработанные подземные горные выработки шахт каменных стройматериалов (гипсовых и известняковых), соляных рудников и некоторые пещеры.
Успешным примером реализации подобного подхода является г. Канзас-Сити (США) [10, 16]. Под городом и вблизи него располагается система шахт по добыче известняка общей площадью более 1500 га, из них, по данным 1983 г., вторично использовалось около 180 га или около 12% для размещения складов, холодильников, другого рода хранилищ, нескольких промышленных предприятий, торгового центра. Использование отработанных горных выработок позволило избавить город от части объектов складского хозяйства и производственных предприятий, а также увеличить площадь, занятую зелёными насаждениями (парками и скверами).
Таким образом, в рамках данного подхода подземное пространство рассматривается как исчерпываемый, невозобновляемый ресурс недр, способный вмещать в себя какие либо процессы или объекты.
2. Градостроительный подход. Современные градостроительные концепции обычно рассматривают подземное пространство как средство для решения следующих задач большого города [2]:
• создание предпосылок для рационального использования городских территорий;
• предельно компактное размещение и развитие объектов массового посещения людей в условиях стеснённой застройки;
• радикальное упорядочивание транспортного обслуживания населения;
• размещение технических и подсобно-вспомогательных помещений;
• экономия топливно-энергетических ресурсов;
• оздоровление городской среды.
При этом, создание и освоение подземного пространства в крупных и крупнейших городах должно вестись по единому градостроительному плану в виде системы мероприятий, комплексно увязанных с общим генеральным планом города [12].
Например, необходимость развития систем городского транспорта при интенсивной застройке новых жилых массивов привела к принятию программ развития транспортного обслуживания и строительства метрополитенов в таких городах как Санкт-Петербург, Казань, Новосибирск, Екатеринбург, Минск, Киев, Днепропетровск, Харьков, Ереван, Тбилиси. Например, метрополитен Санкт-Петербурга обеспечивает 38%, а Москвы - 57% от общего объёма пассажирский перевозок.
При таком подходе, зонами предпочтительного использования подземного пространства считается система общественного центра города, включающую в себя центральное ядро города, главные магистрали, центры планировочных районов или зон города и крупные общественно-транспортные узлы [6].
Подземное пространство с селитебных зонах рекомендуется использовать для размещения автостоянок, предприятий торговли, общественного питания и коммунально-бытового обслуживания, объектов инженерного оборудования, а также различных комплексов этих сооружений [13].
При этом современными градостроительными концепциями в основном предлагается комплексное освоение подземного пространства в виде многофункциональных городских пространств, связанных между собой планировочным каркасом из системы транспортных коммуникаций.
3. Директивный подход. В ряде случаев необходимость размещения того или иного объекта под землёй диктуется не градостроительными или социально-экономическими факторами, а технологическими, технико-экономическими или стратегическими соображениями. Кроме этого, необходимость размещения под землёй отдельных технологических производств или предприятий в целом может диктоваться спецификой технологических процессов (скиповые ямы доменных печей, ускорители заряженных частиц), условиями обеспечения экологической безопасности (хранилища вредных и радиоактивных отходов), технико-экономическим анализом вариантов строительства (гидро- и атомные энергетические сооружения) и некоторыми другими соображениями. К этой же группе можно отнести подземные сооружения культового назначения (подземные церкви , монастыри, места захоронений), места размещения которых нередко определяются философскими, мистическими, мифологическими или психологическими соображениями.
Примером данного подхода к освоению подземного пространства крупного города является освоение подземного пространства г. Севастополя [5]. Подземные сооружения в Севастополе строились практически со дня основания города и в основном носили оборонный характер, что диктовалось стратегическим положением города и базированием в нём Черноморского флота. С 1924 г. до 1941 г. городе было построено более 150 тыс. м2 подземных сооружений только оборонного назначения (командные пункты, узлы связи, артпогреба, патронохранилища, тоннель-склады, склады торпед, бомбоубежища). Кроме этого, в подземном пространстве городе функционировало: 2 спецкомбината; госпиталя на 7 000 чел.; цеха заводов; мастерские; склады; кинотеатры; аптеки; школы; более 600 убежищ для гражданского населения.
После завершения Второй мировой войны началось восстановление города, в том числе и его подземных объектов. Учитывая его стратегическое значение и появление ядерного оружия, возникла необходимость укрытия личного состава гарнизона, гражданского населения, перемещения под землю основных производственных фондов промышленных предприятий, укрытия запасов продовольствия, сырья, воды и энергоисточников из расчёта длительного функционирования в автономном режиме. При этом предусматривалось строительство около 30 крупных подземных объектов граж-
данского назначения и более 80 - военного. На всех подземных объектах были предусмотрены убежища на 50 - 60 чел.
Таким образом, необходимость строительства значительного количества подземных объектов, в том числе на территории крупных городов, определяется не условиями рационального использования территории, а директивными требованиями размещения конкретного объекта в заданном районе, вне зависимости от инженерно-геологических, гидрогеологических, градостроительных и др. условий.
4. Комплексный системный подход. Выполненный выше обзор показывает, что каждый из вышеперечисленных подходов к освоению подземного пространсттва по отдельности не учитывает всего многообразия видов подземных сооружений и требований к их размещению. При разработке основных направлений подземной урбанизации крупных и крупнейших городов необходимо решать не узко отраслевые задачи (например транспортные или инженерные), а решать проблему нормального функционирования и устойчивого развития мегаполиса в целом. В [3] сформулированы основные принципы освоения подземного пространства на современном этапе:
• комплексность использования подземного пространства;
• учёт при проектировании социального значения строительства подземных объектов и экологическая направленность подземного строительства;
• геотехнические условия и промышленная безопасность при комплексном освоении подземного пространства;
• организация строительства ряда подземных объектов, объединяемых в единое многофункциональное предприятие с учётом интересов заинтересованных организаций.
При разработке Городской программы подготовки к комплексному градостроительному освоению подземного пространства города Москвы, был использован комплексный подход, что дало возможность обеспечить взаимосвязь жилья, предприятий обслуживания и промышленного производства, элементов оборудования и благоустройства территории комплексов, добиться интеграции использования пространства города [4, 7]. Это, в свою очередь, позволило устранить противоречие между постоянно растущим насыщением города новыми функциями и потребностями, с одной стороны, и с другой - жестко ограниченными возможностями их удовлетворения в рамках сложившихся градостроительных структур.
Для решения поставленных задач был проведён системный анализ социально-экономической эффективности подземного строительства, применительно к условиям Москвы, показавший, что первоочередное значение имеют объекты транспортной инфраструктуры, далее следует комплексная застройка жилых районов с использованием подземных объектов, затем инженерные коммуникации и объекты инженерной инфраструктуры, в том числе объекты энергетики, а также торгово-развлекательные комплексы. При этом, стратегия освоения подземного пространства Москвы формировалась с учётом уже сложившейся транспортной, инженерной и других инфраструктур города, развивая и дополняя её. В соответствии с этим были разработаны следующие основные направления подземной урбанизации города Москвы:
1. Транспортная инфраструктура в комплексе с «сопутствующими» объектами торгового, коммунально-бытового и другого обслуживания населения.
2. Сооружения общественного назначения, включающие в себя объекты как социального, так и коммерческого назначения. Например, предлагается при строительстве в пределах жилого района многофункционального подземного комплекса, размещать в нём, кроме предприятий торговли, общественного питания и бытового обслуживания, спортивные объекты (бассейны, фитнес-центры), учреждения косметической
и медицинской направленности (косметические салоны, солярии), а также «сопутствующих» сооружений: автостоянок, складских помещений и проч. При этом, в ночное время подземная автостоянка в составе такого комплекса должна использоваться для хранения личного автотранспорта жителей района. Кроме этого рассмотрена возможность размещения в подземном пространстве гостиниц, музейных и выставочных комплексов, учреждений информационного профиля (хранилищ архивов, книг и фондов), отдельных объектов административных объектов, научно-исследовательских, проектных институтов, высших учебных заведений
3. Объекты инженерной инфраструктуры города. С этой целью предложено использовать:
• проходные коллекторы инженерных сетей с максимально возможным совмещением инженерных коммуникаций;
• моно- и многофункциональные коллекторные тоннели глубокого заложения;
• применение пневмотрубопроводов;
• размещение в проектируемых и строящихся транспортных тоннелях инженерных коммуникаций районного и городского значения.
4. Сооружения энергетики, включая:
• районные трансформаторные подстанции при строительстве многофункциональных подземных комплексов и подземных автостоянок;
• высоковольтные подстанции;
• переустройство воздушные ЛЭП в подземные кабели, укладываемые в проходных коллекторах инженерных сетей;
• сооружение высокоманевренных энергоисточников, по возможности не связанных с потреблением органического топлива и экологическими последствиями его сжигания. Как вариант, в программе предусмотрено размещение на юге-востоке г. Москвы в 1 км за МКАД в районе пос. Дзержинского гидроаккумулирующей электростанции (ГАЭС) мощностью 1000 МВт.
5. Промышленные предприятия. При изучении состояния и уровня освоения подземного пространства Москвы было выяснено, что на территории промышленных зон, расположенных в черте города, отношение площади подземной части сооружений к их общей площади не превышает 2 - 3%. поэтому, было предложено, при реорганизации и освоении промзон переводить в подземное пространство складские и коммунальные объекты, а также производственные помещения, в которых необходимы изоляция от внешних воздействий (шума, вибрации и т.п.), при организации производств особо точного машиностроения и приборостроения, вредных производств.
6. Использование подземного пространства в зоне зеленых насаждений для сохранения естественного природного ландшафта при одновременном обеспечении максимального благоустройства, инженерно-технического оборудования и транспортных устройств. В зависимости от специфики природных и планировочных факторов предложено устройство подземных участков автомагистралей, автостоянок, станций общественного транспорта, инженерных сооружений, туалетов, камер хранения и т.д. в естественных склонах рельефа, оврагах и балках, неудобных для массового отдыха.
Таким образом, комплексный подход к использованию подземного пространства позволяет построить систему подземных сооружений решающую инженерные проблемы функционирования и устойчивого развития города, повышающую качество жизни населения, способствующую росту инвестиционной привлекательности мегаполиса в целом.
Литература
1. Бородин В.И. Перспективы освоения недр. - Забой. Ньюслеттер подземного строительства, № 4, 6, 1991.
2. Голубев Г.Е. Подземная урбанистика и город. - М.: ИПЦ МИКХиС, 2005. - 124 с.
3. Власов С.Н., Петренко Е.В., Петренко И.Е., Писарев И.Л. Принципы комплексного использования подземного пространства в увязке с линиями метрополитена. - Метро и тоннели, № 2, 2009. - с. 26-27.
4. Зерцалов М.Г., Конюхов Д.С. Основные подходы к формированию программы комплексного освоения подземного пространства Москвы. Труды Международной конференции по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство». Санкт-Петербург, 16-19 июня 2008 г. Под ред. В.М. Улицкого. Том 4. - С.-Пб., Издательство «Геореконструкция-Фундаментпроект», 2008. - с.511-514.
5. Иванов В.Б. Тайны Севастополя в 6 кн. - кн. 2. Тайны подземные. - Севастополь, КИЦ Севастополь, 2008, - 416 с.
6. Колесников С.А. Архитектурная типология высокоурбанизированных многофункциональных узлов городской структуры крупнейшего города (на примере города Самары). Автореферат дисс... канд. архитектуры. - Нижний Новгород, НГАСУ, 2006. - 29 с.
7. Королевский К.Ю., Егорычев О.О., Зерцалов М.Г., Конюхов Д.С. Основные принципы формирования программы комплексного освоения подземного пространства Москвы. - Метро и тоннели, 2007, № 6. - с.34-35.
8. Корчак А. В. Методология проектирования строительства подземных сооружений. В кн. Научное обоснование подземного строительства: Избранные труды учёных Московского государственного горного университета - М.: Изд-во Академии горных наук, 2001. - с 197-227.
9. Лопушанская О.Я. Обоснование системы принятия проектных решений по рациональному использованию ресурсов угольных шахт. Автореферат дисс. канд. техн. наук. - М.: МГГУ, 2008. - 25 с.
10. Папернов М.М., Зильберборд А.Ф. Производственные и складские объекты в горных выработках. - М.: Стройиздат, 1984. - 140 с.
11. Поддубский В.И. Обоснование конструктивных параметров подземных резервуаров в слоистых породных массивах. Автореферат дисс. канд. техн. наук. - М.: МГГУ, 2000. - 24 с.
12. Проектирование, строительство и эксплуатация комплексов подземных сооружений. -Метро и тоннели, № 3, 2004. - с. 4-5.
13. Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов. -M.: РААСН, 2004. - 208 с.
14. Умнов В.А. Экономическая оценка и рациональное использование ресурсов подземного пространства. - М.: МГГУ, 1999. - 204 с.
15. Умнов В.А. Экономическое обоснование рационального использования подземного пространства. Дисс. доктора техн. наук. - М.:, МГГУ, 2003. - 213 с.
16. Швецов П.Ф., Зильберборд А.Ф. Под землю, чтобы сберечь землю. - М.: Наука, 1983. -
144 с.
Ключевые слова: ресурсный подход, директивный подход, градостроительный подход, комплексный подход, градостроительство, подземное пространство, тоннель, транспортные коммуникации, автостоянка.
Keywords: resource approach, directive approach, urban development approach, complex approach, city planning, underground space, tunnel, transport communication, parking.
