Инженерная геофизика (метод ССП) при строительстве подземных паркингов в Санкт-Петербурге и многое другое...
О нас Услуги Оборудование Книги по теме Примеры Связь Карта Форум Видео En

О строительстве подземных объектов в условиях Петербурга

Гликман А.Г.
НТФ «Геофизпрогноз»
апрель 2008, Санкт-Петербург

     В связи с удорожанием земли, и особенно, в мегаполисах, возрастает интерес к использованию для строительства подземного пространства. В первую очередь хотелось бы с помощью многоярусных подземных парковок хоть как-то разгрузить заставленные машинами улицы городов.
     Однако наряду с имеющимся положительным опытом решения этой проблемы, существует и целый ряд осложнений. И, если в большинстве мест на Земле заглубление не является проблемой, то в некоторых регионах для этого приходится выполнять задачи, пока что не имеющие решения. Особенно, на сегодняшний день, это относится к Санкт-Петербургу и Ленинградской области. Известен ряд попыток освоения подземного пространства, которые окончились неудачей. К сожалению, полное и объективное описание этих случаев дать нельзя, потому что истинное положение дел тщательно скрывается. Но в общих чертах, дело выглядит следующим образом.
     При строительстве котлована начинается поступление воды. Однако характер поступления воды бывает весьма различным, и различия эти касаются объемов поступающей воды. Если заглубление не превышает, скажем, 2-3 метров, то в большинстве случаев воду удается откачивать для того, чтобы создавать нормальные условия для ведения строительных работ. Но чем больше заглубление, тем больше вероятность того, что поступление воды резко увеличится, и откачивать ее не удастся. Причем с глубиной резко изменяется характер грунта. Он превращается в киселеобразную массу, осуществлять работы в которой невозможно. В большинстве случаев такую стройплощадку бросают, и в городе появляется очередное техногенное озеро. Несколько таких озер появилось в районе Гражданки. Таким объектом является знаменитая яма около Московского вокзала. На ул. Трефолева стоит дом (N10), внутри кирпичной кладки которого на уровне земли стоит вода. Больше ничего внутри этой кирпичной кладки нет. Только вода и крыша. Есть предположение, что нечто подобное сейчас происходит в связи с заглублением котлована при строительстве 2-й очереди сцены Мариинского театра.
     Что это за явление? Можно ли ему противостоять? Одна такая попытка известна. Это дом N31, корп.4 по ул. Замшина. Там при строительстве котлована произошла как раз такая история. Применить сваи не удалось - они попросту тонули. Тогда было сооружено плавающее основание, и на железобетонной плите стали возводить стены по технологии монолитного строительства. В настоящее время дом этот еще не до конца заселен, но работы по укреплению стен практически не останавливаются. При осмотре квартир, в стенах выявлено более двух тысяч трещин.
     Почему так произошло с этим домом и чем обусловлено его разрушение, оказалось возможным понять в результате внедрения в практику геофизического метода спектрально-сейсморазведочного профилирования (ССП). Принцип спектральной сейсморазведки основан на том, что, как удалось экспериментально доказать, по акустическим свойствам земная толща представляет собой совокупность колебательных систем1. Каждая колебательная система в данном случае - это отдельная геологическая структура. В соответствии с этим, представляет интерес не временнόе изучение сейсмосигнала, а спектральное, и ССП-разрез представляет собой совокупность спектральных изображений сейсмосигналов, полученных при профилировании с постоянным шагом [1].
     Начиная с 1993 года проводилось множество измерений в различных геологических условиях, в результате которых было установлено, что, если на ССП-разрезе прорисовывается либо воронкообразный (V-образный) объект, либо одна образующая такого объекта, то дом, под которым оказался этот объект, обязательно разрушается. Поиски причин такой взаимозависимости привели нас к тому, что V-образному объекту, либо одной его образующей на ССП-разрезе соответствует факт пересечения профилем зоны тектонического нарушения (ЗТН). И метод ССП, таким образом, оказался первым аппаратурным методом, позволяющим выявлять, картировать и изучать ЗТН.
     Как показывает опыт, наше утверждение о том, что ЗТН как-то влияет на разрушение инженерных сооружений (ИС), не находит поддержки среди геологов и строителей. Это происходит из-за того, что вся информация о тектонике (а ее очень много) появлялась до сих пор не в результате экспериментальных исследований, а исключительно на основании неких очевидностей. Согласно этим очевидностям, тектонические нарушения (или разломы), в силу своей глубинности, не могут влиять на ИС. Ведь, как известно из учебников по строительному делу, на ИС могут влиять лишь те факторы и объекты, которые находятся не глубже 10-15м. Это тоже абсолютно умозрительные утверждения, никогда не проверявшиеся экспериментально. Возможно, влияние каких-то геологических объектов и факторов действительно сказывается при залегании их на малых глубинах. Что же касается влияния ЗТН, то это не так.
     В 1998 году екатеринбургский ученый, проф. Сашурин А.Д. [2] установил явление планетарной пульсации. Амплитуда планетарной пульсации на поверхности Земли достигает 10 и более см, но незаметна без применения специальной аппаратуры из-за очень низкой ее частоты.
     Эта пульсация, имея космическое происхождение, возникает в недрах Земли и разрушает в наиболее ослабленных местах породы мантии и коры, образуя как бы канал из весьма разрушенных пород вплоть до поверхности. Связь этого канала с самыми глубинными областями Земли стала понятной в результате исследований, проводившихся последние 10 лет.
     Физика влияния ЗТН на ИС [3] следующая.
     Зона тектонического нарушения представляет собой определенный объем горных пород, находящийся внутри проекции разрывного тектонического нарушения, имеющего место в кристаллических породах, на дневную поверхность. Само тектоническое нарушение образуется в результате планетарной пульсации.
     Следствий наличия таких зон на поверхности земли довольно много. В аспекте настоящей статьи наиболее интересными являются следующие.

  1. Пульсация, разрушающая породы, будет разрушать и фундамент сооружения, оказавшегося в ЗТН, и само сооружение.
  2. Канал из разрушенных пульсацией пород проходит через подземные источники воды, и в той или иной степени может обеспечивать поступление воды в ЗТН на поверхности Земли.

     Что касается влияния пульсации на ИС, то это происходит повсеместно, на всей планете, и, когда увеличивается активность космических процессов, являющихся ее инициатором, то частота разрушений увеличивается всюду. Вспомним, что когда было разрушение Басманного рынка (в феврале 2006 года), практически в то же время произошли аналогичные техногенные катастрофы (в Германии, Чехии, Швейцарии, а также в Сибири).
     А вот глубинная, и, по сути, родниковая вода в различных географических зонах поступает в ЗТН по-разному. Так, в Москве и Подмосковье, как правило, приходится для получения этой воды забуриваться, как минимум, метров на 50. В Петербурге при попадании скважины в ЗТН возможно поступление воды с очень малых глубин, и выход ее часто происходит самоизливом. Дебит при этом может оказаться очень большим.
     При попадании строительного котлована в ЗТН, может оказаться так, что будет вскрыт источник напорной глубинной воды. Чем больше будет площадь вскрытой ЗТН, тем больше будет приток воды. И тогда мы приходим к той ситуации, о которой говорилось в начале статьи. При этом одновременно с водопритоком на стройплощадку воздействует и пульсация. 
     Если железобетонная плита лежит в таких условиях, что часть ее покоится на неподвижном грунте (вне ЗТН), а часть - на пульсирующем грунте, то плита эта с частотой пульсации подвергается изгибному воздействию. Железобетонная плита весьма прочна, но изгиб она воспринимать не может. И в силу своей хрупкости плита при таком воздействии должна лопнуть.
     Именно это и произошло с плитой, которая служит фундаментом для дома на Замшина. И поскольку теперь плита поделилась на две части, то ничто не мешает той части, которая оказалась на ЗТН, колебаться так, как этого требует планетарная пульсация. Естественно, что при этом в монолитных железобетонных стенах будут развиваться трещины...
     Собственно, трещины развивались бы в данном случае и без водопритока. И так, в общем-то, и происходит. Действительно, случаев, когда разрушается железобетонное плавающее основание, очень много. Кстати, именно так произошло и с аква-парком в Ясенево... Это происходит практически со всеми домами, возведенными по этой технологии. В условиях Петербурга ЗТН встречаются весьма часто, и неоднократно приходилось наблюдать, когда разрушалась еще ненагруженная плита.
     Чем глубже заглубление котлована, тем больше вероятность вскрыть напорные воды. Если их не откачивать, то они поднимутся до уровня дневной поверхности.
     При обсуждении возможности строительства многоярусных подземных паркингов принято ссылаться на то, что при строительстве очистных сооружений в Ольгино удалось установить стакан аэрации, глубина которого 60м, а диаметр - 70м. Видимо, не всем известно, что объект этот в течение всего срока эксплуатации находится в непрерывном ремонте. Железобетонный стакан, имеющий толщину стенки 4м, настолько разрушается, что местами толщина стенки в результате ремонта увеличилась уже до 8 метров. Одна из шахт лифта разрушилась так, что ее пришлось полностью зацементировать.
     Необходимость поддерживать очистные сооружения в рабочем состоянии обходится весьма дорого. Этот непрекращающийся вот уже полвека ремонт заставил удвоить бюджет Водоканала.
     Недавно на Байконурском проспекте удалось построить подземный многоярусный паркинг. Здесь либо следует предположить, что просто повезло, что на всей площади этого паркинга не было ни одной ЗТН. Или, как обычно, не говорят всей правды насчет того, что происходит с этим паркингом.
     Представляется, что для того, чтобы строительство подземного объекта типа паркинга в условиях Санкт-Петербурга перестало быть выдающимся событием, а стало повседневностью, необходимо освоить решение следующих задач:

  1. Научиться справляться с уже затопленными котлованами.
  2. Найти заменитель хрупкому железобетону. Это должен быть материал, способный выдерживать изгибные деформации.
  3. Пересмотреть некоторые приемы в строительстве в связи с новыми, неизвестными раньше свойствами грунта.
  4. Перед строительством в обязательном порядке осуществлять исследование площадки методом ССП, чтобы встреча с ЗТН не была внезапной.

ЛИТЕРАТУРА

  1. Гликман А.Г. О физических принципах спектральной сейсморазведки.// «Геология, геофизика и разработка нефтяных месторождений».- 1998.- N 12.- с.19-24.
  2. Sashourin A.D., Panzhin A.A., Kostrukova N.K., Kostrukov O.M. Field investigation of dynamic displacement in zone of tectonic breaking. /Rock mechanics - a challenge for society: Proceedings of the ISRM regional symposium EUROK 2001. Espoo, Finland 3-7 June 2001/ Balkema 2001. p. 157-162.
  3. Гликман А.Г. Планетарная пульсация как механизм формирования тектонических процессов.

  1. Согласно общепринятому, установившемуся мнению, земная толща по акустическим свойствам представляет собой совокупность отражающих границ.


Обсудить статью 



При использовании материалов сайта ссылка на www.newgeophys.spb.ru обязательна Публикации о нас

Начало | О нас | Услуги | Оборудование | Книга 1 Книга 2 Книга 3 |  Примеры | Связь | Карта сайта | Форум | Ссылки | О проекте | En

Поддержка и продвижение сайта "Геофизпрогноз"


Rambler's Top100 Rambler's Top100

Реклама на сайте: