http://stroypuls.ru/sgh/2012-sgh/135-avgust-2012/57267/
жк днепропетровская 37 евродвушка
жк днепропетровская 37 евротрешка
жк днепропетровская 37 квартиры

Актуальное

Современная геотехника

В июле в Cанкт-Петербургском Университете путей сообщения (ПГУПС) состоялся Международный научно-практический семинар по геотехнике «Развитие городов и геотехническое строительство». Семинар был приурочен к 20-летнему юбилею совместной научной работы кафедры «Основания и фундаменты» ПГУПС и института «Геореконструкция».

Организаторами мероприятия выступили ПГУПС и ПИ «Геореконструкция» в партнерстве с президентом Международного общества геотехников ISSMGE проф. Жан-Луи БРИЙО (США). В рамках работы семинара состоялся круглый стол с участием представителей Президентской группы геотехнических компаний – корпоративных членов ISSMGE, ведущих специалистов в области геотехники и подземного строительства.

Открывая семинар, мэтр петербургской геотехнической школы, зав. кафедрой оснований и фундаментов ПГУПС, д. т. н., председатель международного технического комитета № 207 «Взаимодействие зданий и сооружений» ISSMGE проф. Владимир Михайлович УЛИЦКИЙ отметил значимость геотехнической отрасли, которая в приложении к строительным проектам служит сегодня не только для обеспечения безопасности строительства наземных сооружений.

Он привел такие данные: вложение полмиллиона долларов в геотехниче­ское обоснование по одному из проектов в Осло позволило специалистам сэкономить более $20 млн. Существует и масса других похожих примеров, которые доказывают экономическую эффективность геотехнических методов. Далее в своем докладе В. М. Улицкий рассказал об опыте реализации удивительных проектов строительства сверхглубоких сооружений и сверхвысотных зданий высотой до 500 м в сложных инженерно-геологических условиях мегаполисов, проектирование которых потребовало привлечения новейших достижений геотехнической науки и современных методов сооружения фундаментов. К сожалению, в Санкт-Петербурге проекты сверхвысотного строительства наталкиваются на проблему слабых питерских грунтов.

Город на Неве, как известно, строился Петром I на болотах, застройка велась на сложном «пироге» из различных грунтов. Чтобы выдержать нагрузку от небоскреба, инвестору следует заняться устройством подземного пространства, уменьшив нагрузку за счет вынутого грунта. Расчеты показывают, что такие проекты в Петербурге могут быть реализованы, однако за последние годы из полутора десятков спроектированных питерских небоскребов вплотную к строительному циклу не приблизился ни один такой проект.

ПЕТЕРБУРГСКАЯ ШКОЛА

О ключевых направлениях деятельности ПИ «Геореконструкция» в докладе «Петербургская геотехническая школа: наука – производству» рассказал генеральный директор института к.т.н. Алексей Георгиевич ШАШКИН.

Одним из направлений деятельности института является проектирование гражданских объектов, выполнение проектов реконструкции исторических памятников Петербурга. Так, спустя 200 лет благодаря современным проектным решениям произошло возрождение деревянного здания Каменноостровского театра, которое было передано БДТ им. Г. А. Товстоногова. Старое здание театра, как верхушка айсберга, теперь скрывает под собой обширное подземное пространство.

Впервые в Петербурге на данном объекте была с успехом апробирована методика top-down. Кроме того, силами института был выполнен проект усиления Константиновского дворца: было реализовано интересное техническое решение, основанное на усилении подпорных сооружений. Одним из примеров уникальных работ института по реконструкции исторических зданий стал проект по разработке конструкций концертного зала Мариинского театра (Мариинка-3).

Перед проектировщиками и архитекторами стояла очень трудная задача – уместить самый современный концертный зал на полторы тысячи мест в прокрустовом ложе участка бывших декорационных мастерских, сгоревших при пожаре. В среде специалистов Мариинка-3 стала хрестоматийным примером необходимости учета взаимодействия надземных конструкций здания, его фундаментов и грунтового основания.

Было бы ошибочным полагать, что петербургские геотехники специализируются исключительно на проектировании объектов гражданского строительства в крупных мегаполисах. В области промышленного строительства петербургскими проектировщиками были достигнуты высокие результаты.

– Для петербургской геотехнической школы характерна острая практическая направленность, понимание того, что геотехника – это наука управления рисками, и понимание того, что геотехника – это точная наука, – отметил А. Г. Шашкин. – Олицетворением такого подхода, сочетания науки и практического проектирования, стал архитектурно-строительный проект реконструкции Братского целлюлозно-бумажного комбината, являющегося крупнейшей промышленной стройкой России.

Нами спроектированы пять крупных заводов по производству цемента в Мордовии, Новороссийске, Волгоградской области, несколько самых современных нефтеперерабатывающих заводов. Цементные заводы представляют собой циклопические сооружения: силосы – небоскребы с переменной нагрузкой, склады клинкера, которые тяжелее Исаакиевского собора. При проектировании конструкций фундаментов следовало учитывать сейсмические нагрузки, специфические свойства грунтов.

Об еще одном направлении деятельности, нормотворческой деятельности специалистов ПИ «Геореконструкция», рассказывает руководитель института:

– В 2004 году на базе исследований ПИ «Геореконструкция» были изданы территориальные строительные нормы по проектированию фундаментов зданий и сооружений в Петербурге, в основу которых была заложена концепция геотехнического сопровождения всего строительного процесса. Сегодня подходы, заложенные в этих нормах, используются для актуализации и гармонизации федеральных нормативных документов с еврокодами.

В части строительства подземных сооружений институт проводит большой комплекс работ по адаптации новых западных геотехнических методов и апробированию их в инженерно-геологических условиях Петербурга. Такие исследования были проведены при устройстве котлованов подземного сооружения на Комендантской площади, двух фрагментов левобережной части Орловского тоннеля, сооружения на Зоологическом переулке.

– Современные технологии требуют высокого интеллекта. Только в этом случае такие технологии, как «стена в грунте» и jet grounting, без которых невозможно развитие подземного строительства, становятся безопасными для городской застройки, – пояснил А. Г. Шашкин. – Ключевым инструментом успеха нашей фирмы является программный комплекс FEM models, который опережает сегодня отечественные и даже зарубежные аналоги.

Он позволяет выполнять расчеты взаимодействия зданий и оснований, выполнять ретроспективный анализ, выявлять причины неравномерной осадки зданий. Для проверки дееспособности программных моделей мы провели процедуру их верификации на целом ряде натурных экспериментов.

ОРТОДОКСАЛЬНОСТЬ ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО МЫШЛЕНИЯ

Неподдельный интерес и последующую жаркую дискуссию вызвал доклад проф. СПбГГУ Регины Эдуардовны ДАШКО об ортодоксальности профессионального мышления инженеров-геологов и геотехников. Она отметила, что инженерная геология как наука формировалась под влиянием двух академических направлений.

Первое – это почвоведение, параметры которого по сей день господствуют в теории и практике инженерно-геологических исследований.

Второе научное направление, оказавшее непосредственное влияние на геотехнику, – это теоретические основы и практические исследования горного дела и все научные направления, связанные с освоением подземного пространства. Очень многие фундаментальные понятия и определения были позаимствованы именно оттуда, что противоречит современным представлениям о свойствах грунтов.

Например, общепринятые представления об устойчивости битумов опровергаются современными исследованиями по взаимодействию битумов с микроорганизмами. А микроскопические пузыри газа, присутствующие в породе, могут рассматриваться, согласно новейшим исследованиям, как несжимаемый компонент грунта, что в корне меняет подходы к геотехническим расчетам.

– Мы опираемся и применяем то, что было создано наукой более 50 лет назад, этим грешат и отечественные, и западные геотехнические школы, – констатировала проф. Р. Э. Дашко. – Теоретические основы геотехнических расчетов опираются на характеристики и параметры старой школы, которые не могут достоверно описать поведение грунтов при устройстве подземных сооружений и фундаментов.

Так, например, недавние исследования на уникальных установках физического факультета СПбГУ показали, что в глинистых грунтах свойства воды кардинально меняются, и физиче­ские параметры ее становятся отличны от характеристик свободной воды. Иными словами, поровая вода, присутствующая в глинистых породах, имеет характеристики твердообразного тела.

В качестве иллюстрации профессор напомнила присутствующим о примерах длительного деформирования зданий при отсутствии процессов фильтрационной консолидации в основании сооружений, несмотря на то что инженерные расчеты производились на базе принятых фундаментальных положений геотехники.

МЕЖДУНАРОДНЫЙ ОПЫТ

Президент Международного общества геотехников ISSMGE Жан-Луи Брийо подчеркнул в своем сообщении, что сегодня геотехника является одним из самых важных направлений гражданского строительства. Гость поделился ценным опытом анализа длительных осадок объектов, находящихся под большой нагрузкой. Примером послужил монумент Джорджу Вашингтону (Washington Monument), который был воздвигнут в 1848–1884 годах в Вашингтоне, между Белым домом и Капитолием, по проекту Роберта Миллса.

Монумент представлял собой облицованный мэрилендским мрамором гранитный обелиск весом 91 тыс. тонн и высотой 169 м. В течение полутора веков монумент претерпел существенные осадки. Проведенные исследования грунтов основания памятника показали необходимость укрепления фундамента и проведения геотехнических работ.

– Увеличение напряжения в грунте под весом монумента было рассчитано в трехмерной постановке, также были рассчитаны осадки фундамента, они составили 1,4 м, – прокомментировал Ж.-Л. Брийо. – Благодаря проведенному нами укреплению фундамента осадки стабилизировались.

Второй пример – монумент Сан-Хасинто (San Jacinto Monument), возведенный в честь решающей битвы в Техасе – одна из самых высоких мемориальных колонн в мире высотой 170 м. Под памятником была сооружена железобетонная плита диаметром 38 метров, масса фундамента была равна массе грунта, вынутого из котлована.

Проведенный комплекс исследований показал, что фундамент монумента в виде плиты на естественном основании может считаться вполне надежным; его осадка не превышает 0,5 м, что по надежности в данном случае не уступает свайному фундаменту. Профессор отметил заинтересованность в сотрудничестве с петербургской геотехнической школой в развитии современных методов расчета зданий и оснований.

ПОДЗЕМНЫЙ АНДЕГРАУНД

Создание функциональной городской среды в условиях плотной застройки мегаполисов неизбежно сталкивается с проблемой сохранения первоначального архитектурного облика столичных городов. Но жизнь современного города немыслима без транспортных коммуникаций и развязок, многоуровневых парковок, торговых комплексов и складов.

На помощь приходит геотехника – всю инфраструктуру и функциональные зоны можно «спрятать» под землю, освободив городские магистрали, что, собственно, давно практикуется в Европе. Таким образом, андеграунд становится футуристическим проектом, этот путь выбрали Париж, Мадрид, Лиссабон. Именно этой теме было посвящено выступление доктора геолого-минералогических наук, профессора кафедры инженерной геологии Российского государственного геологоразведочного университета Евгения Меркурьевича ПАШКИНА.

– В условиях дефицита исторических территорий для дальнейшего развития крупных городов остается единственный вектор – это вектор, направленный вниз, – подтверждает эту позицию Е. М. Пашкин. – Несмотря на огромное количество трудностей, возникающих при использовании подземного пространства в утилитарных целях, это перспективный путь. Однако должен отметить, что эти трудности лежат не только в технической плоскости, но и в умах наших сограждан.

Профессор привел в качестве примера проект инженера П. И. Балинского по строительству метрополитена в Москве, который ровно 110 лет назад отклонила Московская городская дума. Против этого смелого проекта тогда активно выступало Российское археологическое общество и духовенство, не нашел он профессиональной поддержки и в научных кругах. Метрополитену в Белокаменной было суждено появиться только 30 лет спустя.

– Я близок к мысли, что и нынешнее отношение многих специалистов, которые, в силу своей профессиональной принадлежности, ответственны за сохранение исторического наследия, находится примерно на той же позиции, – признает ученый.

В качестве яркого примера использования подземного пространства при реконструкции исторических памятников можно привести проект стеклянной пирамиды Пея в Лувре – даже противники этого проекта признают, что просторное подземное пространство только обогатило историческое здание величайшего музея мира.

Можно вспомнить о сложнейших проектах реконструкции знаменитых театров с помощью освоения подземного пространства: под миланской оперой Ла Скала, под театром Сирко в Лиссабоне, под Большим театром в Москве. Вызывает восхищение и устройство подземного пространства под Каменно­островским театром по проекту института «Геореконструкция».

– Мы сейчас работаем над достаточно оригинальным проектом использования подземного пространства в центральной части столицы – это проект подъема исторических зданий Москвы, которые за длительный период существования испытали мощнейший техногенез и оказались погруженными в техногенные грунты на глубину от 3 до 6 м. Так, например, весь нижний ярус московского храма Всех Святых на Кулишках был погружен в грунт, но он может быть с успехом восстановлен до первоначального своего состояния.

Дело осложняет неравномерная осадка здания – в течение трехсот лет здание на разных фундаментах испытывало не только техногенные нагрузки, но и пережило девять наводнений. Фундаменты из раствора и белого камня были полностью разрушены, пришлось заменить их и устроить плитно-свайный фундамент. Впоследствии нижний подземный ярус храма будет поднят до уровня земной поверхности, а освободившееся подземное пространство использовано в утилитарных целях. Примечательно, что служба в храме будет продолжаться даже во время подъема здания – современные инженерно-геотехнические решения позволяют совмещать производственные работы без потери функциональности зданий.

По данным профессора Пашкина, в Москве существует порядка 60 исторических зданий, давших большую осадку, которые в перспективе могут быть подняты до нулевой отметки, а подземное пространство под ними может эффективно использоваться.

МИЛЛИМЕТР В ГОД

Большое значение для дальнейшего развития городских территорий с точки зрения применения геотехнических методов имеет наблюдение за осадками зданий и сооружений в крупных городах и мегаполисах. О том, какие же обобщения получили геотехники из более чем 230-летних наблюдений за осадками зданий исторической застройки Санкт-Петербурга, сообщил главный специалист по геотехнике ПИ «Геореконструкция» к.т.н. Владислав Анатольевич ВАСЕНИН. Его выводы были сделаны на основе анализа данных городской геодезической нивелирной сети.

– Нами были собраны результаты нивелирных работ за последние 230 лет начиная с 1779 года. Собранные каталоги были оцифрованы и ранжированы в хронологическом порядке, после обработки данных был проведен анализ процессов осадки. Было обнаружено, что средняя скорость осадок зданий исторической застройки Петербурга должна лежать в диапазоне 0,6–1,3 мм в год, а средняя скорость длительных осадок зданий без явных признаков технологических воздействий на основания должна лежать в диапазоне 0,1–0,4 мм в год. Наибольшая интенсивность увеличения осадок наблюдается при устройстве подземных сооружений, а также вдоль набережных Петербурга.

В подтверждение полученных закономерностей В. А. Васенин привел следующие зафиксированные факты: скорость осадки Исаакиевского собора в течение последних 50 лет составляет 0,7 мм в год, на удалении скорости осадок зданий стремятся к 0,4 мм в год. Скорости осадок зданий по Большой Конюшенной улице в среднем составляют порядка 1 мм в год, при приближении к каналу Грибоедова и набережной р. Мойки скорости осадок резко увеличиваются до 2 мм в год. Та же тенденция наблюдается и в комплексе на Дворцовой площади, у зданий Государственного Эрмитажа, в зоне Казанского собора, на Петропавловской крепости.

Критичная ситуация сложилась со зданиями, расположенными вдоль набережной Робеспьера, на Крюковом канале, на набережной реки Мойки, набережной Фонтанки – там средняя скорость осадки домов достигла 2 мм в год. Причинами этого явления, в частности, служат длительные горизонтальные смещения конструкций набережных, работы по реконструкции подпорных сооружений и по переустройству набережных, брошенные коммуникации, плотный транспортный трафик.

Как отметил эксперт, проведение такого анализа и создание городской геотехнической базы по развитию осадок зданий может быть полезно для оценки величин возможных деформаций, для подготовки проектов геотехнического обоснования, проведения перспективного анализа сложившейся геотехнической ситуации, при проектировании конструкций и разработке геотехнических моделей.

Нонна Цай

Другие материалы по теме

Другие материалы по теме не найдены.
X