Опыт устройства подземного пространства большого объема в слабых грунтах Санкт-Петербурга

Май, 2013

Авторы: Кшиштоф ПоморскиРашид Абдуллович Мангушев. Санкт-Петербургский Государственный архитектурно-строительный университет, ОАО «КБ ВИПС».

Освоение подземного пространства Петербурга требует применения тщательных инженерно-геологических исследований и геотехнических обоснований перед процессом проектирования. В ряде случаев, при строительстве требуется производить усиление грунтов,  укрепление фундаментов существующих зданий с использованием  современного оборудования и технологий. Ошибки при проектировании и производстве работ могут привести к необратимым последствиям, как для строящегося сооружения, так и для зданий окружающей застройки. 

Для работы в стесненных городских условиях используется ряд различных мероприятий, среди которых стальные шпунтовые стенки. Но, в  слабых водонасыщенных грунтах надморенной толщи Санкт-Петербурга анкера для крепления таких стенок котлованов работают плохо  и часто теряют устойчивость.

Для глубоких котлованов, в ряде случаев, строители вынуждены использовать систему распорных креплений. В слабых грунтах при отрывке широких котлованах это не всегда надежная система, что часто приводит к горизонтальным деформациям шпунтового ограждения. В результате этого могут развиться дополнительные осадки и деформации в стенах окружающих зданий.

Так, на строительстве второй сцены Мариинского театра первоначально предполагалось выполнить стальное  шпунтовое ограждение. Однако оно не смогло обеспечить надлежащей жесткости стен котлована. Дополнительно пришлось увеличивать жесткость ограждения стенок котлована и изменить первоначальную концепцию устройства подземного пространства. Одним из обязательных требований строительства было условие, сохранить существующую застройку по Минскому переулку, ул. Союза печатников и ул. Декабристов примыкающим к строительной площадки.

Первоначально, реализуя проект архитектора Доминика Перро (Франция), было выполнено  ограждение котлована (150 х 80) с проектной глубиной свыше 12 м шпунтом типа ARCELOR AU18 пространственного профиля длиной 21 м,  с применение системы трехуровневых распорок.

Мариинский театр в Санкт-Петербурге - наземная и подземная часть (фото предоставлено ОАО «КБ ВИПС»)

В процессе погружения шпунта и выполнения постоянных буронабивные свай под будущую плиту сооружения, водонасыщенные грунты основания были сильно расструктурены. Уже при проведении этих работах окружающие здания получили значительные осадки.

Это подтвердили и наблюдения за опытным котлованом  размером  42Х14 м, отрытым на проектную отметку. Возникла опасность, что если продолжать работать по этой схеме, окружающая застройка может получить серьезные разрушения.

Для обеспечения устойчивости шпунтового ограждения,  предлагалось дополнительно устроить горизонтальную диафрагму в грунте на глубинах 12-14 м по технологии jet grouting. Но даже в этом случае, результаты дополнительных многочисленных расчетов показали, что осадки окружающих зданий могут быть весьма велики и опасны для их конструкций зданий окружающей застройки.

Строительство была остановлено на 2 месяца. Решением Правительства Санкт-Петербурга был создан научно-консультационный совет и назначен новый генеральный проектировщик.

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

Разработку грунта, начиная с отметки – 4,15 от поверхности основания, предлагалось производить с использованием метода «Top-Down» - через выполненные технологические отверстия в железобетонных перекрытиях, которые опирались на временные буронабивные сваи.

С учетом измененных характеристик грунтов (вначале расструктуренных, а затем уплотненных и проинъекцированных цементным раствором) все расчеты и геотехнические обоснования  было необходимо выполнить заново. Для оценки измененных характеристик  грунтов, включаемых в расчеты, на площадке строительства была использована установка статического зондирования RIG 204.

Полученные значения  характеристик грунтов вводились как исходные данные в специализированную геотехническую программу «PLAXIS» и рассчитывались ожидаемые напряжения  и деформации грунтового массива, в том числе и под существующими зданиями, на различных стадиях разработки котлована. Рассчитанные значения постоянно сопоставлялись с данными инструментального мониторинга и показали хорошие результаты. Деформации окружающих сооружений развивались согласно прогнозам.

Для гарантийной сохранности зданий, было рекомендовано заранее выполнить дополнительно компенсационные сваи по «манжетной» технологии и, в дальнейшем, произвести усиление фундаментов зданий сваями «Титан». Манжетная технология, предусматривающая подачу через трубы с отверстиями цементного раствора под давлением, позволила на последнем этапе отрывки котлована до отметки – 12,5 м  регулировать вертикальные деформации зданий.

Прилегающая застройка (фото предоставлено ОАО «КБ ВИПС»)

В июне 2010 г. основные мероприятия по устройству подземной части этого сооружения были завершены и в настоящее время ведутся работы по окончательной отделке  помещений и установке оборудования театра.

Для обеспечения сотрудников и зрителей комплекса театров, расположенных в данном районе, необходимым количеством мет для парковки автотранспорта, специалисты ОАО «КБ ВиПС» предложили концепцию подводного механизированного паркинга (под Крюковым каналом). Паркинг совмещен с комплексным транспортно-пересадочным узлом, включающим подземный вестибюлю ст. м. «Театральная», и представляет собой один из примеров комплексного глубинно-пространственного  освоения городских территорий. 

Дополнительная информация

  • Категория: Строительство
Отправить комментарий

Защитный код
Обновить

Подписка на новости