1 стр. из 1

Подземное пространство Петербурга — предмет многочисленных дискуссий ученых и градоначальников, лакомый кусок для инвесторов, неиссякаемый источник информации для журналистов. Осваивать подземное пространство нашего города без ущерба для исторической застройки можно, как считает Р. А. Мангушев, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой геотехники СПб ГАСУ, директор НПК Центра геотехнологий, но все упирается в компетентность строителей и проектировщиков и цену вопроса.

Не навредить…

Вообще освоение подземного пространства Петербурга требует применения тщательных инженерно-геологических исследований, усиления грунтов, укрепления фундаментов существующих зданий, использования современного оборудования и технологий. В противном случае последствия неграмотной работы могут быть необратимыми, и примеров таких уже достаточно много. О них часто рассказывается в прессе, но меньше их, к сожалению не становится.

Хочется еще раз повторить, что сложные грунтовые условия центральной части нашего города необходимо тщательно исследовать, прежде чем начинать проектировать и строить, ведь страдает прежде всего историческая застройка, архитектурные памятники.

Для работы в стесненных городских условиях используется ряд различных мероприятий, среди которых шпунтовые стенки. Но… В наших слабых грунтах анкеры для крепления стенок котлованов работают плохо и очень часто выдергиваются. Поэтому в ряде случае вынуждены использовать систему распорок.

И это, к сожалению, не очень надежная система, поскольку зачастую неправильно рассчитанные нагрузки на эти распорки приводят к их деформациям. В результате происходит отклонение шпунтового ограждения, а следовательно, возникают дополнительные осадки и деформации в стенах окружающих зданий. С этим-то мы постоянно сталкиваемся при строительстве в центральной части города.
За примерами далеко ходить не надо. Так, на строительстве второй сцены Мариинского театра первоначально предполагалось сделать именно шпунтовое ограждение. Однако оно не смогло обеспечить надлежащей жесткости стен котлована. Большинством экспертов это решение было признано ошибочным. Поэтому дополнительно пришлось делать ужесточение стенок котлована и полностью менять концепцию подземного пространства.

О работе на этом объекте я расскажу чуть позже.

А сейчас вернемся к существующим методам укрепления грунтов на примере некоторых петербургских объектов.

Объекты и технологии

Когда мы традиционным методом (забивкой или вибрированием) погружаем шпунт, то мы расструктуриваем и без того слабые грунты основания. Грунт превращается в вязкую гелеобразную жидкость. Чтобы этого избежать, ослабить влияние колебаний на грунт и уменьшить влияние горизонтальных нагрузок на здания окружающей застройки, в последнее время стали использоваться специальные установки для погружения шпунта — высокочастотные вибраторы, установки статического вдавливания.

Сейчас нами закончено научно-техни-ческое сопровождение строительства двух корпусов отеля «Коринтия» (около здания гостиницы «Невский палас», с левой и с правой стороны). Постоянно осуществляя контроль на строительной площадке во время строительства фундаментов, мы измеряли колебания в стенах зданий окружающей застройки при устройстве свай и от работы механизмов, анализировали результаты мониторинга и принимали оперативные решения. Благодаря этому стало возможным довести это строительство без существенных неприятностей для соседних зданий. Там была масса проблем. Так, фасад самого отеля, находящийся на старом бутовом фундаменте, во время проведения строительства стал давать крен в сторону Невского проспекта. Оперативно пришлось проводить мероприятия по его усилению. Это же касалось зданий дома № 53 по Невскому проспекту во время работ по сооружению подземной части корпуса новой гостиницы (д. № 55). Все эти работы проводились ЗАО «Геострой» под контролем Центра геотехнологий СПб ГАСУ.

В настоящее время для ограждения котлованов широко используются соприкасающиеся буронабивные сваи, а между ними, для обеспечения гидроизоляции стенок, делаются шпонки методом струйной технологии (jet grouting). Эту технологию успешно использует в центре города ЗАО «Геострой».

За рубежом стал широко применяться метод выполнения «стены в грунте» по системе Deep Soil Mixing — система глубинного перемешивания грунта с цементным раствором. Грунт разрабатывается специальными фрезами, сюда же подается цементный раствор. Этот метод еще не нашел широкого применения в нашей практике.

Одним из достижений геотехников нашего города стал успешно выполненный в 2003 г. подземный паркинг в торгово-развлекательном комплексе «Атмосфера» на Комендантской площади. Это четырех-уровневый круглый подземный гараж (78 м в диаметре, 18 м в глубину). Работы на этом объекте выполняла компания ЗАО «Геоизол». Определенные трудности были и здесь. Так, для обеспечения гидроизоляции использовался шпунт, а дальше грунт разрабатывался обычным траншейным методом: щель заполнялась глинистым раствором, а далее бетоном с погружением каркасов. Сооружение строилось без каких-либо промежуточных опор или анкеров. Конструкция круглой формы удерживала сама себя за счет вертикальных и поперечных ребер жесткости. Для того чтобы следить за вертикальными перемещениями, в бетонных стенах сооружения устанавливались специальные датчики, фиксирующие ее отклонения от вертикали. Для того чтобы бетонное днище не всплыло в результате гидростатического давления, было установлено 220 буронабивных свай, которые удерживали днище как вертикальные анкеры.

Этой же фирмой выполнено устройство опытного котлована траншейным методом на Зоологической улице, где планируется строительство жилого дома с трехэтажным подземным паркингом. Перед проведением основных работ методом «стена в грунте» был выполнен опытный котлован глубиной 12 м на расстоянии 1,8 и 2,5 м от еще не разобранных зданий для измерения их дополнительных осадок от влияния котлована, которые оказались в пределах допустимых параметров. Это и позволило принять решение о производстве дальнейших работ по технологии «стена в грунте».

Еще один уникальный объект ЗАО «Гео-изол» — Летний театр на Каменном острове, где необходимо было выполнить подземный этаж, не разбирая сооружения и продолжая в нем реставрационные работы.

До начала земляных работ весь театр был «пересажен» на сваи «Титан», на которые опирались балки, подведенные под здание театра. Далее разрабатывался грунт под сооружением, разбирались старые фундаменты, вынимались прогнившие лежни.

И вот теперь уже выполнено подземное пространство под существующим зданием. В самом театре продолжаются реставрационные работы. Рядом с применением шпунта и распорок открытым способом строится подземный гараж.

Отдельно скажу о методе top-down, который активно используется сегодня при строительстве объектов в Москве и за рубежом. Дело в том, что когда мы устраиваем большие подземные пространства, ограждения котлованов, даже выполненные методом «стена в грунте», не всегда дают необходимую по устойчивости и деформациям жесткость конструкции.

Для повышения пространственной жесткости выполненного ограждения котлована с определенной отметки пионерного котлована (2–3 м), который отрывается традиционным способом, устраивается железобетонная плита (диск) с технологическими отверстиями, после чего начинается разработка грунта из-под плиты средствами малой механизации. Для поддержания плиты с поверхности грунта делаются временные сваи либо сваи, которые впоследствии становятся элементами будущей конструкции. Грунт разрабатывается до отметки следующего подземного этажа, и заливается очередная плита перекрытия с технологическими отверстиями, распирающая ограждение котлована. Грунт под ней разрабатывается и увозится, и так до последнего подземного этажа. Плита последнего подземного этажа, в свою очередь, может опираться на ранее выполненные постоянные сваи. При описанном методе могут одновременно выполняться работы как подземные, так и выше нулевой отметки. Именно таким образом ведутся сейчас работы при сооружении подземной части 2-й сцены Мариинского театра и торгового центра «Стокманн» на Невском проспекте.

Я очень уважаю многие наши строительные компании именно за то, что они вкладывают средства в развитие, в приобретение новой техники и освоение новых технологий. Из геотехнических компаний в нашем городе хочу особенно выделить «Геострой», «Геоизол» и «Статика-Инжиниринг», успешно выполнивших многочисленные подземные работы.

Научно-техническое сопровождение на всех этапах строительства

Строительство второй сцены Мариинского театра — объект, который сегодня у всех на слуху. Одним из моментов, осложнивших проведение работ, стало условие — в обязательном порядке сохранить существующую застройку по Минскому переулку, ул. Союза печатников и ул. Декабристов.

По предыдущему проекту, первоначально реализуя архитектурный проект Доминика Перро, было выполнено ограждение котлована (150 х 80) с проектной глубиной свыше 12 м шпунтом пространственного профиля длиной 21 м с применением системы трехуровневых распорок. Но когда погружали шпунт, выполнялись постоянные буронабивные сваи, водонасыщенный грунт основания был сильно расструктурен. Уже при этих работах окружающие здания получили значительные осадки. Это подтвердили и наблюдения за опытным котлованом размером 42 х 12 м, отрытым на проектную отметку. Стало ясно: если продолжать работать по этой схеме, окружающая застройка может сильно пострадать. Стройка была остановлена, а в июне 2008 г. приказом правительства Санкт-Петербурга был создан научно-консультационный совет под сопредседательством вице-губернатора Санкт-Петербурга А. И. Вахмистрова и первого вице-президента РААСН академика В. А. Ильичева. В совет также вошли профессора Р. А. Мангушев, С. Н. Сотников, А. П. Ледяев, Н. И. Кулагин и ряд других специалистов.

Для того чтобы обеспечивать устойчивость шпунта, предыдущим проектировщиком предлагалось устроить горизонтальную диафрагму в грунте на глубинах 12–14 м по технологии jet grouting. Но даже в этом случае результаты многочисленных расчетов показали, что осадки окружающих зданий могут быть весьма велики и опасны для конструкций зданий окружающей застройки.

Комиссией было предложено сделать дополнительно с внешней стороны от шпунта вертикальную цементно-грунтовую стену в грунте длиной 18 м и шириной около 1 м по технологии jet grouting с армированием ее металлическим профилем. В дальнейшем и ранее установленный шпунт, и цементно-грунтовая стена объединялись железобетонной балкой и включались в общую работу.

Академик В. А. Ильичев, учитывая московский опыт, предложил дополнительно использовать и метод top-down, начиная с отметки 4,15 от поверхности основания. Эта концепция и была утверждена научным советом.

Но с учетом измененных характеристик грунтов (вначале расструктуренных, а затем уплотненных и проинъекцированных цементным раствором) все расчеты и геотехнические обоснования было необходимо сделать заново. Нашим Центром геотехнологий СПб ГАСУ для оценки измененных характеристик грунтов на этом объекте была использована установка статического зондирования: ее спускали краном в различные точки котлована, после чего проводились исследования по оценке измененных характеристик грунта. Полученные характеристики грунтов вводились как исходные данные в специализированную геотехническую программу, затем рассчитывались ожидаемые напряжения и деформации грунтового основания (в том числе и под существующими зданиями) на различных стадиях разработки котлована.

Рассчитанные значения постоянно сопоставляются с данными инструментального мониторинга. По сути дела, это не мониторинг, а научно-техническое сопровождение строительства на всех его этапах.

К настоящему времени результаты расчетов хорошо коррелируются с данными натурных наблюдений.

Деформации окружающих сооружений развиваются сравнительно равномерно, но, тем не менее, для гарантийной сохранности зданий научным советом было рекомендовано заранее сделать дополнительно компенсационные сваи под «манжетную» технологию и в дальнейшем произвести усиление фундаментов зданий сваями «Титан». Манжетная технология позволяет регулировать вертикальные деформации здания подачей через трубы с отверстиями цементного раствора под давлением.

В геотехнике, к сожалению, теория и практика не всегда совпадают, и надо быть готовым к любым неожиданностям.

Юридический прецедент ТК «Стокманн»

Еще один объект, на котором следует остановить внимание, — строительство торгового комплекса «Стокманн». Здесь ведутся работы примерно такого же плана, что и на 2-й сцене ГАМТ, но есть и особенности. До начала строительства, перед тем как сделать шпунтовое ограждение котлована, все окружающие здания были «пересажены» на сваи «Титан», кроме одного из зданий по ул. Восстания: владелец этого дома запретил внедряться в пространство под зданием и выиграл арбитражный суд по этому вопросу. Таким образом, создан очень серьезный прецедент, препятствующий уплотнительному строительству и реконструкции в центре города. Ведь когда мы не можем делать превентивного усиления зданий, мы начинаем строить с большим риском для окружающей застройки.

Как сейчас юридически трактуется подземное пространство? С 20 метров глубины оно принадлежит городу. А что выше? Владелец здания считает, что это пространство принадлежит ему, и только он может им распоряжаться.

В результате пришлось на строительстве этого торгового комплекса использовать технологию «стена в грунте» по одной из сторон котлована, что привело к дополнительным затратам. Но все равно жесткости конструкции ограждения котлована, в основном обеспеченной шпунтом, не хватило. Это здание получило серьезные дополнительные осадки и деформации в стенах.
Если мы хотим и далее осваивать подземное пространство в центральной части города, то надо решать этот юридический казус.

*  *  *

К настоящему времени мы в Петербурге готовы делать обширные подземные пространства большой глубины, для этого у нас есть знания, проектно-изыскательская база, соответствующая техника и технологии, а также отечественные строительные фирмы, имеющие опыт и квалифицированных сотрудников. Но заказчик должен отдавать себе отчет, что такое строительство требует огромных затрат, значительно больших, чем обычное надземное строительство. А если стоимость одного парковочного места зашкалит за $100–200 тыс., кому это будет нужно? Отдельные парковки в центре города все равно не решат проблему миллионного транспортного парка города. На такие проекты надо идти в случае крайней необходимости, например, когда проектируются транспортные развязки.

Наверное, когда страна находится в сложном экономическом положении, не время дорогостоящих амбициозных проектов в историческим центре Санкт-Петребурга, особенно, когда потом может потребоваться помощь государства или когда вокруг затрещат соседние дома. Я вообще сторонник широкого развития подземного пространства в новых районах города, ведь именно там населению требуются и парковки, и торгово-развлекательные комплексы.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!