Материалы Третьей Общероссийской конференции изыскательских организаций. Инженерные изыскания в строительстве

Подождите немного. Документ загружается.

320

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

•

защита существующих зданий и инженерных

сетей при проходке вблизи них котлованов

или траншей;

•

музеефикация объектов археологического на-

следия;

•

регенерация культурного ландшафта.

Все памятники истории и культуры, согласно

данного документа, отнесены к третьей геотехни-

ческой категории, обуславливающей высокий

риск и требующей применения прямой оценки

надежности – способности рассматриваемой си-

стемы в рассматриваемом отрезке времени удов-

летворять заданным требованиям.

Сформулированные требования к изыскани-

ям определяют современную европейскую тен-

денцию в сфере реставрации, заключающуюся в

использовании наблюдательного метода проекти-

рования, концептуально основанного на посту-

латах синергетического адаптационного разви-

тия исторических техно-природных систем «па-

мятник-среда». При этом проект может пересма-

триваться во время реставрации с учетом данных

мониторинга.

В связи с этим становится уместным усиление

роли традиционных технологий и материалов,

поиск правильного соотношения между укрепле-

нием и профилактическими действиями. Пред-

почтение однозначно отдается консервативным

методам по сравнению со сложными технически-

ми восстановительными работами с использова-

нием современных материалов и способов усиле-

ния. Наиболее разумным видится выбор той тех-

нологии, которая максимально соответствует

внутренней тенденции развития системы «памят-

ник-среда».

Методология инженерных изысканий для рес-

таврации, используемая европейскими странами,

во многом расходится с традиционными инже-

нерно-геологическими исследованиями, приня-

тыми в России. Это дает возможность предста-

вить масштабы и последствия вяло текущего про-

цесса «перевооружения арсенала» инженеров-

геологов, участвующих в реставрации

памятников истории и культуры.

Таким образом, российские нормативные до-

кументы по инженерным изысканиям для исто-

рических памятников при их разработке и пере-

работке по основным критериям необходимо

приблизить к европейским стандартам. Это поз-

волит принимать меры по реставрации зданий и

сооружений, являющихся объектами культурного

наследия с минимально возможными затратами

сил на проектирование и средств на инженерные

технологии стабилизации.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 320

321

одземные сооружения метрополитена как

никакие другие сооружения имеют слож-

ный характер взаимоотношения между конструк-

циями тоннелей, режимом их эксплуатации и ок-

ружающей геологической средой. Эти взаимоот-

ношения особенно обостряются, когда их строи-

тельство осуществляется в пределах крупных

городов со сложными инженерно-геологически-

ми условиями, определяющими не только труд-

ности проходки этих сооружений, но и сохран-

ность их в течение длительной эксплуатации.

Именно в таких условиях оказались некоторые

сооружения московского метрополитена, строи-

тельство и эксплуатация которых начались более

семидесяти лет назад.

Инженерно-геологические условия для соору-

жения метрополитена в Москве оказались на-

столько сложными, что к ним не были готовы не

только отечественные специалисты, но и зару-

бежные, выступавшие в качестве экспертов и

консультантов. Невозможным оказалось приме-

нение заграничного опыта метростроения в Лон-

доне, Париже, Берлине целиком к московским

условиям, что потребовало проведения специаль-

ных исследований. Особую трудность представ-

ляли значительная обводненность разнородных

по составу глинистых песков с прослоями суг-

линков, плывунов и выбор оптимальных спосо-

бов их закрепления.

Большие дискуссии проходили по поводу на-

дежности юрских глин при строительстве метро-

политена. Сначала они считались устойчивыми

грунтами, однако, уже после проходки первых

тоннелей стало ясно, что эти глины легко разру-

шаются при их обводнении. Несмотря на выска-

занное главным инженером метростроя А.И. Герт-

нером сомнение в надежности юрских глин как

среды для сооружения в них станций московско-

го метрополитена, их еще долго использовали в

качестве водоупора над кровлей тоннелей и обес-

печения более надежной гидроизоляции в их сво-

довой части. Именно такое решение было приня-

то при проектировании станции «Маяковская», в

соответствии с которым, должна быть исключена

возможность прорыва вод надъюрского водонос-

ного горизонта во время ее строительства и в пе-

риод эксплуатации. На участке размещения стан-

ции мощность целиков из юрских глин над тон-

нелями составляет 3,2 м для центрального нефа и

5,4 м для боковых нефов при общей мощности

глин 8-9 м (рис. 1). Этого оказалось достаточным

для изоляции станции от поступления подзем-

ных вод из вышерасположенного надъюрского

водоносного горизонта. Мощность этого гори-

зонта составляет 16 м, водовмещающими грунта-

ми служат моренные и флювиогляциальные гра-

велистые пески и верхнеюрские супеси. Решение

построить в столь сложных инженерно-геологи-

ческих условиях трехсводчатую станцию глубо-

кого заложения, колонного типа с тремя незамк-

нутыми круговыми конструкциями из тюбингов

было смелым решением архитектора А.Н. Душ-

кина и конструктора Р.А. Шейнфайна.

Использованные конструкции представляют

собой шарнирную систему, позволяющую сво-

бодно деформироваться внутри нее. Для сниже-

ния свободных перемещений специальные тю-

бинги в пятах смежных сводов и прогонные кон-

струкции над колоннами были связаны тягами,

имеющими натяжные муфты, с тюбингами в сво-

довой части боковых тоннелей (рис. 2г). И все-

таки 70-летний период эксплуатации станции

«Маяковская» показал, что принятое конструк-

тивное решение оказалось не совсем удачным.

ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ

ПРОБЛЕМЫ СОХРАНЕНИЯ СТАНЦИИ

МЕТРО «МАЯКОВСКАЯ»

Пашкин Е.М.

РГГРУ, Москва

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 321

В настоящее время на станции выявлен ряд де-

фектов, которые могут привести к значительному

ухудшению техническое обслуживание станции.

Видимые в ее интерьере дефекты приурочены к

парусам колонн и стенам боковых нефов и выра-

жены в виде водопроявлений (капеж, течи, пере-

увлажненная штукатурка). Все это результат на-

рушения гидроизоляции в тюбинговой обделке

тоннелей. Однако это следствие более серьезных

процессов, протекающих в области взаимодейст-

вия эксплуатационных нагрузок действующего

метрополитена и геологической среды.

Имеющаяся информация позволяет провести

диагноз причин нарушения гидроизоляции об-

делки станции «Маяковская». Водопроявления

на станции начались в конце 1950-х годов, когда

значительно возросла интенсивность движения

на Горьковской линии, и увеличилась масса под-

вижных составов (вместо 4, а затем 6 вагонов, их

число в составе увеличилось до 8, а масса запол-

ненного вагона стала на 35% больше полупусто-

го). Это привело к увеличению вибрационных

нагрузок через путевой бетон на чугунную обдел-

ку путевых тоннелей, которые весьма проявляют-

ся при торможении и ускорении составов в пре-

делах станции. Вибрационное воздействие пере-

дается на окружающую геологическую среду,

снижая прочностные и деформационные свойст-

ва глинистых грунтов, с которыми обделка тон-

нелей находится в контакте на площади около

70% (рис. 2в). В этом отношении большую опас-

ность вызывают залегающие в нижней части се-

чения и в подошве тоннелей мещеринские и не-

веровские твердые известковистые глины. При

уровне вибрации 90-100 децибел осадки станци-

онных тоннелей для этих грунтов могут состав-

лять до 3-5 мм. Эти осадки привели к возникно-

вению над сводами тоннелей так называемых

«зон отлипания» в виде неполного контакта

внешнего контура обделки с породами и в ряде

мест эллиптичности обделок тоннелей, которые

были выявлены исследованиями состояния кон-

такта обделки с заобделочным пространством

геофизическими методами. Результаты этих ис-

следований подтвердили возможность возникно-

вения деформаций тюбинговой обделки и нару-

шения гидроизоляции, что привело к созданию

условий для проникновения воды через обделку в

отмеченных местах.

Проникновение воды по заобделочному про-

странству и скапливание ее в ендовах сводов

станции стало возможным из-за возникших зон

отлипания и просачивания воды по ним из на-

порного Измайловского водоносного горизонта

(рис. 2б). Перемещения специальных тюбингов в

пятах смежных сводов привело к ухудшению ра-

боты гидроизоляции и просачиванию воды в ин-

терьер станции через паруса сводов.

Течи в стенах боковых нефах станции появи-

лись значительно позже, в той части станции, где

более 40 лет назад возник капеж в своде. Водо-

проявления в стенах совпадают с местами при-

мыкания к внешнему контуру обделки Измай-

ловских известняков, включающих напорный во-

доносный горизонт, и с зоной, где могла быть на-

рушена гидроизоляция из-за возникновения

эллиптичности обделки боковых тоннелей.

Обнаруженный локальный характер протечек

в тюбинговой обделке и отсутствие их в других

местах свидетельствует об установлении причин-

322

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

Рис. 1. Геологический разрез станции метро «Маяковская»

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 322

но-следственных связей водопроявлений на

станции «Маяковская».

По статуту за сооружениями такого ранга, как

московский метрополитен, положено наблюдение

за положением станций в пространстве и измене-

ниями в окружающей их геологической среде.

В 30-е годы XX века специалисты это хорошо

понимали. Академик Ф.П. Саваренский, руково-

дивший всеми инженерно-геологическими ис-

следованиями при строительстве московского

метрополитена, предложил организовать режим-

ные наблюдения за подземными водами не толь-

ко в период строительства, но и в период его экс-

плуатации. Эти наблюдения позволили решить

вопросы о подпоре грунтовых вод сооружаемыми

тоннелями, о влиянии водоотлива на режим

грунтовых вод и о стабильности геологической

среды; дали возможность оценить влияние подъ-

ема воды в р. Москве на 3,0 м в результате созда-

ния Перервинской плотины. Все это в ряде мест

города могло привести к подтоплению террито-

рии, к затоплению подвалов, к снижению несу-

щей способности грунтов оснований построен-

ных зданий. В результате своевременно принятых

мер негативных последствий удалось избежать.

В статье академика Ф.П. Саваренского «Влия-

ние инженерных сооружений и мероприятий на

направление геологических процессов» затрону-

тая проблема относится не столько к профессио-

нальной прерогативе специалистов, сколько к

духовным ценностям человека, к его технической

культуре. Она писалась в период развернувшихся

работ по сооружению в Москве метрополитена.

До этого подобного внедрения в геологическую

среду города не было, и оно показало, насколько

человек оказался неподготовленным к ведению

подобных работ в историческом центре города с

высокой плотностью застройки. В ней обраща-

лось внимание на прямое воздействие хозяйст-

венной деятельности человека на направление и

развитие геологических процессов, развиваю-

щихся в сфере взаимодействия тоннелей метро-

политена, и особенное внимание обращалось на

культуру этой деятельности.

Он рассматривал влияние сооружений на раз-

витие геологических процессов как вторичный

фактор. Первичным же, по его мнению, является

человек и его культура, определяющая весь хо-

зяйственный уклад отрасли метростроения.

Именно высокая культура первых архитекто-

ров, конструкторов, строителей, инженеров-гео-

логов позволила не только построить лучший в

мире метрополитен, но и обеспечить его устойчи-

вость и сохранность за счет созданной в первые

годы его эксплуатации системы слежения. К со-

жалению, эта система впоследствии была утраче-

на, и выявлялись лишь отдельные факты, как

следствия о проявлении глубинных и серьезных

323

Перспективы развития инженерных изысканий в Российской Федерации

Рис. 2. Конструкция станции метро «Маяковская» в различных сечениях

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 323

324

МАТЕРИАЛЫ III ВСЕРОССИЙСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ

процессов, информации о которых не было. По-

добная ситуация сложилась на станции «Маяков-

ская», через конструкции которой уже более 40

лет внутрь попадают подземные воды, а причины

этого процесса до последних лет оставались не-

выясненными.

Сложившаяся ситуация на станции отражает

сложный характер взаимодействия между кон-

струкциями станционных тоннелей, их экс-

плуатационным режимом и геологической сре-

дой, который не всегда мог учитываться в про-

ектных решениях. Скрытый характер констру-

ктивных дефектов в еще большей степени ос-

ложняет выявление причин этих процессов.

Поэтому нейтрализация ошибок конструктив-

ных решений должна осуществляться за счет

получаемой в период эксплуатации необходи-

мой информации инженерно-геологической

диагностики для принятия на ее основе корре-

ктирующих решений.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 324

325

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 325

326

Министерство регионального развития РФ

Открытое акционерное общество

«Производственный и научно-исследовательский

институт по инженерным изысканиям

в строительстве» (ОАО ПНИИИС)

“ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ

ИЗЫСКАНИЙ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ В РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

”

Материалы Третьей Общероссийской

конференции изыскательских организаций

20-21 декабря 2007 г.

Ответственный за выпуск Павлова О.П.

Редактирование: Павлова О.П., Шаманова И.И., Каплина Т.Н.,

Львов В.К., Доронина С.В.

Sbornic_New_1 01/12/2008 19:43 Page 326