Особенности освоения подземного пространства в исторической части Санкт-Петербурга

Июнь, 2014

Абсолютные отметки поверхности в исторической части Санкт-Петербурга, находятся в пределах от +2,0 м до +4,0м по балтийской системе координат. В геологическом строении на глубину порядка 60,0м принимают участие техногенные (t IV), современные морские, озерные (m,l IV), верхнечетвертичные озерно-ледниковые (lg III), верхнечетвертичные ледниковые (g III) и верхнепротерозойские (V2kt2) отложения.

Концепция освоения подземного пространства под площадью Восстания, представленная ООО «Адитум» Фото с сайта www.archi.ru

В центральной части города Санкт-Петербурга, с поверхности на глубину до 4,0 м, залегают  современные техногенные отложения, в виде насыпного грунта – песчано-гравийной смеси с преобладанием песков разной крупности, с растительными остатками, местами заторфованных.

Ниже расположена значительная толща, порядка 8 м, озерно-морских отложений представленных песками пылеватыми и средней крупности, средней плотности и плотными (модуль деформации E = 10…30 МПа, сопротивление под конусом зонда qc = 5…12 МПа). На глубине от 12 до 20 м, залегают слабые суглинки текучей консистенции (Е = 6 МПа, qc = 1 МПа).

Ниже, на глубине до 60 м, расположены озерно-ледниковые и ледниковые отложения, представленные суглинками текучей и текучепластичной консистенции, супесями от пластичной до полутвердой консистенции, с включениями гравия, гальки и валунов (Е = 5…16 МПа, qc = 1…3 МПа).
На глубине более 60 м от поверхности, расположены верхнепротерозойские отложения -  глины полутвердой и твердой консистенции (Е = 15…100 МПа).

Инженерно-геологические условия центральной части города Санкт-Петербурга, являются схожими по характеру напластований, однако мощность геологических элементов различна. Так, например, на территории Петроградского и Васильевского островов полутвердые и твердые глины верхнепротерозойских отложений могут быть встречены на глубине порядка 30 м.

Среднегодовой уровень грунтовых вод расположен на глубине 1,8 м. Максимальное положение уровня грунтовых вод соответствует глубине 1,0 м и ожидается в периоды интенсивного снеготаяния, выпадения обильных дождей и нагонных явлений в Финском заливе.

В представленных инженерно-геологических условиях, при наличии в основании значительной толщи слабых грунтов и высоком уровне грунтовых вод, основным требованием к ограждающей конструкции котлована, при строительстве вне зоны влияния на существующие здания и сооружения, являются обеспечение минимального поступления воды в котлован.

Данному требованию отвечает большинство разновидностей ограждающих конструкций, однако это исключает варианты откопки с использованием естественных откосов и ограждения с забиркой.

При строительстве вблизи существующих зданий и сооружений, нормативными документами, действующими на территории Российской Федерации, вводятся ограничения по дополнительным деформациям.

Среди нормативных документов можно выделить:  свод правил «Основания зданий и сооружений» (СП 22.13330.2011) и территориальные строительные нормы, которые относятся непосредственно к рассматриваемому региону строительства (ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге»).

Для определения зданий и сооружений, на которые возможно влияние от строительства проектируемого, предварительно назначается 30-и метровая зона, которая впоследствии уточняется расчетами.

Выполняется обследование зданий, определяется история их строительства, технические состояние основных конструктивных элементов. Величина допустимого влияния определяется исходя из условия обеспечения надежности здания и зависит от его технического состояния и конструктивной схемы.

Здания подразделяются на I, II и III категории по техническому состоянию, максимальная дополнительная осадка при этом составляет от 2 до 5 см. Особые требования предъявляются к зданиям и сооружениям исторической застройки, а так же памятникам архитектуры и культуры, дополнительная деформация которых не должна превышать значений 0,5 см, 1 см.

При данных обстоятельствах, строительство вблизи существующих зданий в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга является крайне сложной задачей.

Методы производства работ по откопке котлована, тип ограждающей конструкции и ее жесткость, способы раскрепления и дополнительные мероприятия по усилению фундаментов, нацелены на максимальное ограничение дополнительной деформации существующей застройки. При этом требуется ограничение воздействий на момент устройства ограждающей конструкции, на момент строительства и последующей эксплуатации проектируемого здания.

С целью уменьшения технологической осадки на момент устройства ограждающей конструкции, ограждение выполняется по «щадящим технологиям», к которым можно отнести: ограждение методом «стена в грунте», ограждение в виде буровых касательных свай с использованием обсадных инвентарных труб.

При этом не допускаются значительные динамические воздействия при устройстве ограждения, поскольку это приведет к разжижению водонасыщенных пылеватых песков находящихся в основании существующих зданий и нижележащих суглинков текучей консистенции, обладающих тиксотропными свойствами (способностью разжижаться при динамических воздействиях и восстанавливать прочностные свойства после их прекращения), что повлечет за собой деформации примыкающих зданий.

Ограждения из металлического шпунта  рядом с существующей застройкой используется редко, в основном при отдалении зданий на расстояние 10м – 20м и при устройстве одноуровневых котлованов с глубиной откопки до 5 м. Использование шпунтового ограждения сопряжено с технологическими трудностями погружения до проектной отметки методом статического вдавливания, необходимостью прохождения через толщу песков мелких и средней крупности и погружением нижнего конца в слои суглинков и супесей от тугопластичной до твердой консистенции с включениями валунов, гравия и гальки до 25%. Не допускается погружение шпунта методами вибропогружения, гидроподмывом, а так же с лидерным бурением без специального обоснования (в т.ч. проведения опытных площадок и измерений). Использование шпунтового ограждения так же может быть сопряжено с необходимостью усиления фундаментов примыкающих зданий методом пересадки на буроинъекционные сваи.

Ограничение дополнительных деформаций на момент строительства достигается за счет использования распорных конструкций в виде металлических труб, перекрытий и фундаментных плит, выполняющих распорную функцию.

Значительную роль при этом играет выбранный метод производства работ.

При строительстве в плотной городской застройке, в примыкании в более  чем с двух сторон существующих зданий, работы зачастую выполняются закрытым способом по методу «Top-down», а так же полузакрытым способом «Semi-Top-Down».

Метод «Top-Down» предполагает одновременное производство работ, как по откопке котлована, так и возведению надземных этажей. Откопка котлована при этом выполняется через технологические проемы, а распорную функцию ограждающей конструкции выполняют плиты перекрытий опираемые на сваи-колонны. При строительстве методом «Semi-Top-Down» возведение конструкций подземной части по периметру котлована выполняется способом «top-down», а в центральной части - по классической схеме снизу-вверх. Крепление ограждения котлована осуществляется за счет пространственной работы фрагментов дисков перекрытий, установленных по периметру.

Ограничение дополнительных деформаций на момент эксплуатации строящегося здания или сооружения, связанных с его осадкой и вовлечением за собой существующих, достигается за счет устройства не извлекаемых ограждающих конструкций, увеличением длины свай проектируемого здания, а так же за счет пересадки фундаментов существующих зданий на буроинъекционные сваи.

Освоение подземного пространства в Санкт-Петербурге, со всеми особенностями инженерно-геологических условий, в примыкании к историческим зданиям и памятникам архитектуры является сложной, комплексной задачей, которую должны выполнять высококвалифицированные специалисты на всех стадиях проекта: инженерно-геологические изыскания, геотехническое обоснование строительства, проект подземного сооружения, производство работ.
 

Отправить комментарий

Защитный код
Обновить

Подписка на новости