Рубрики раздела события

Лента

Следить за новостями

Небоскребы в Москве строить можно везде, но очень дорого

01 апреля 2010
вава

Первый заместитель Управляющего – главный инженер ГУП «Мосгоргеотрест» Станислав Майоров:

Чтобы обеспечить надежность и безопасность зданий и сооружений будь то жилые дома, общественные или административные здания, промышленные или инженерные сооружения, надо знать и иметь необходимую информацию о геологическом строении, гидрогеологических условиях, составе и свойствах грунтов основания объектов, а также, что очень важно, о природных геологических и техногенных процессах в верхних горизонтах земной коры.

Инженерно-геологические условия территории Москвы весьма многообразны, поэтому не исключается возможность проявления негативных природных и природно-техногенных процессов в геологической среде, т.е. присутствует геологический риск. Следовательно, при проектировании и строительстве необходимо учитывать степень геологического риска.

Инженерно-геологические условия и степень геологического риска для строительства изучаются при производстве инженерно-строительных изысканий, вернее при инженерно-геологических изысканиях, предшествующих любому строительству: сооружению в один-два этажа или небоскребу высотой 300-400м. До девяностых годов прошлого века практически монополистом по выполнению инженерно-геологических изысканий в Москве был ГУП «Мосгоргеотрест».

Активное техногенное воздействие на геологическую среду Москвы приводит к активизации ряда опасных геологических процессов. Наиболее опасными являются в той или иной  степени карстовый, карстово-суффозионный, суффозионный, оползневой процессы и подтопление грунтовыми водами. Больше всего говорят и пишут о карстово – суффозионной опасности, проявляющейся на поверхности земли в виде провалов (образования воронок) и проседаний. Эта опасность   существует примерно на 15% территории города. Только не надо путать с провалами, образующимися чаще всего на улицах города в результате вымывания и выноса  грунта в местах интенсивных утечек воды, да еще под давлением, из старых водонесущих подземных коммуникаций с образованием в траншеях искусственных пустот. Таких провалов  повсеместно предостаточно.

Самым распространенным геологическим риском является подтопление подземных частей сооружений (фундаментов, подвалов) грунтовыми водами, когда уровень воды поднимается до трех и менее метров от поверхности земли. Постоянно подтопленными считаются до 30% территории города, еще 40% сезонно подтопляемые, так считают ведущие гидрогеологи Москвы.

Подъем грунтовых вод приводит к затоплению подвалов. Однако самая главная опасность это ухудшение несущих свойств грунтов при замачивании, что приводит к неравномерной осадке фундаментов, образованию трещин в конструкциях зданий и сооружений, т.е. приводит к преждевременным деформациям, что создает опасность разрушения зданий и сооружений. Это вызывает необходимость ремонтов и усиления конструкций и тем самым наносит значительный экономический ущерб городу.

Это нарушение естественного исторически сложившегося стока подземных вод, питающихся за счёт атмосферных осадков, - засыпка русел речек, ручьёв, оврагов при строительном выравнивании территории города, являющихся естественными дренажами. Это ограничение испарения влаги из грунта за счет покрытия асфальтом улиц и площадей города. Это, наконец, пополнение грунтовых вод, вызванное утечками  воды из износившихся водонесущих подземных коммуникаций (водопровод, теплосеть, канализация, водосток) в грунт, при том процент утечек очень значительный. Утечки можно снизить только за счёт ремонта и замены коммуникаций.

Кроме того, местное подтопление может вызываться за счет перегораживания естественного течения грунтовых вод в пониженные места рельефа сооружениями (здания,  коллекторы и др.), построенными поперёк потока и работающими как плотины.

Предотвратить негативное воздействие грунтовых вод можно строительством водоотводящих дренажей. Обычно дренажи проектируются и строятся, где это необходимо, но, как правило, они работают недостаточно эффективно или вообще не работают. Очень удачный пример дренажа это обводящий дренаж вокруг подземного сооружения на Манежной площади, позволяющий сохранить уровень грунтовых вод, существовавший до строительства.

Наиболее высокий уровень грунтовых вод в Москве приурочен к равнинным условиям территории города. Такие территории преобладают на севере, северо-востоке, востоке, юго-востоке (это районы Ленинградского, Дмитровского, Ярославского, Щелковского шоссе), где грунтовые воды залегают в основном на глубине 3-5 метров от поверхности земли. Почти половину территоии города занимают долины рек Москва и Яуза. Здесь уровень грунтовых вод на глубине в основном 5-6 метров за счёт работы большого количества водозаборов, понижающих уровень. Отметки поверхности в этой зоне 125-140м., уровень реки Москва в центре города на отметке 122м. Вместе с тем при наличии близко от поверхности глинистых водоупорных грунтов создаются условия для появления «верховодки», даже на юго-западе и западе Москвы, где отметки поверхности от 190 до 250 м.

Наименее распространенным геологическим риском являются оползневые процессы. Оползневые процессы приурочены к долине реки Москва и ее притоков, к высоким берегам рек. Наиболее характерные места для возможности проявлений глубинных оползней в районе Воробьевых гор, Коломенского, Карамышевской набережной, Крылатских холмов и других мест. Выделено 15 оползневых участков с развитием глубоких оползней. Кроме того, на берегах рек развиты неглубокие локальные оползневые процессы, проявляющиеся в виде оплывин. Проявление оползней возможно при утяжелении грунтовой массы при её перенасыщении водой или нагружении при строительстве объектов вблизи крутых склонов. Учитывая большую опасность, строительство на оползневых склонах и вблизи их запрещено. Закрепление таких склонов очень трудоемкое и дорогостоящее мероприятие.

Самым опасным из геологических рисков являются карстово-суффозионные процессы. Эти процессы наиболее характерны для северо-запада Москвы в районе Хорошевского шоссе и прилегающих к нему территорий. В целом карстово-суффозионные проявления приурочены к древним погребенным долинам реки Москвы и её притоков, которые встречаются на всей территории города. Эти долины прорезают толщу более поздних отложений грунтов до известняков на глубину 20-50м и более. Такие древние долины заполнены водонасыщенными песчаными, супесчаным или глинистыми отложениями, залегающими на разрушенных, разбитых трещинами и закарстованных известняках, мергелях, доломитах. Карбонатные породы имеют каверны и полости, как правило, заполненные песчано-глинистым материалом, однако не всегда. При значительном понижении уровня подземных вод в карбонатных породах карстовые пустоты и трещины способны вместе с водой поглотить и водонасыщенные пески. При отсутствии надёжного водоупора из глинистых пород вынос водонасыщенного песчаного материала нисходящим фильтрационным потоком может достигнуть поверхности земли, проявляясь на поверхности в виде воронок и проседаний, размер которых будет зависеть от объема трещин и карстовых полостей, поглощающих песок. Размер воронок в Москве колебался от трех до пяти метров, проседаний до 40 метров в поперечнике, а глубина до пяти-восьми метров от поверхности.

 Наиболее подвержен карстово-суффозионным процессам район Хорошевского шоссе. Вообще, как было уже сказано, эта опасность существует примерно на 15% территории Москвы, и за последние 40-50 лет в городе зарегистрировано 42 карстово-суффозионных провала.

До 1969 г. строительство в Москве никак не учитывало возможность проявления геологического риска в части проявления карстово-суффозионных процессов. Вместе с тем очень интенсивный неконтролируемый забор подземных вод из известняков карбона с глубин 50-100м к шестидесятым годам XX столетия снизил уровень подземных вод в Московском регионе против довоенных уровней на многие десятки метров, одновременно промывая трещины и карстовые полости в известняках, осушая их, а при наличии вышележащих хороших водоупоров, даже создавая вакуум в обезвоженных пустотах. Примером может служить случай на ул. Куусинена. При бурении контрольной скважины на месте провала при вхождении бурового снаряда в известняки ниже водоупора устремившийся в скважину с огромной скоростью воздух срывал с рук и уносил вглубь скважины рабочие рукавицы.

И только в 1969 году, когда в образовавшуюся под домом воронку провалился дом на Хорошевском шоссе, к этому опасному геологическому процессу обратились и изыскатели, и проектировщики, и строители, а также руководство города. Всего на “Хорошовке” было разрушено и разобрано три здания, обошлось без жертв.
Была разработана инструкция для проектирования строительных объектов в зоне возможного проявления карстово-суффозионных процессов. Инструкция, разработанная совместно Управлением «Моспроект-1» и Мосгоргеотрестом, долгое время служила единственным документом для строительства на участках с наличием глубинного карста в городе Москве. Решением руководства города забор воды из известняков был ограничен. Для проектирования строительных объектов в таких районах требуются специальные инженерно-геологические изыскания и запроектированы необходимые мероприятия, защищающие сооружения от возможного образования провальных воронок и проседаний грунтов основания. Характерный случай произошел на ул. Маршала Тухачевского. Воронка диаметром более 10 м. и глубиной более 2-х метров частично захватила пространство под 16-ти этажным домом. Дом, запроектированный с учетом возможного образования воронки, не пострадал, даже не отселялся.

По карстово-суффозионной опасности территория Москвы подразделяется на опасные, потенциально-опасные, неопасные районы. Строить в опасной зоне в целом можно, но это определяется исключительно необходимостью и экономической целесообразностью Строить жилые здания и другие наиболее ответственные здания  не рекомендуется. В потенциально-опасных зонах здания строятся, как правило, на плитных и свайно-плитных фундаментах. В этом случае серьезной опасности закарстованные породы на достаточной глубине для наземных сооружений не представляют.

Особую опасность наличие закарстованных известняков представляет для строительства объектов глубокого заложения. Проходка тоннелей на глубине 20-50 м. в известняках, пораженных древним карстом, вызывает много трудностей при встрече с пустотами, даже  закальматированными рыхлым материалом. То же касается глубоких опор и многоэтаэжных подземных сооружений. В данном случае мы сталкиваемся еще с одним признаком геологического риска – наличие древнего погребенного карста в известняках.

Сложное геологическое строение территории города и наличие опасных геологических природных и техногенных процессов предупреждают о геологическом риске строительства в Москве.

Существующее понятие, что строить можно везде, опирается на непременное условие выполнения всех обязательных мероприятий, исключающих или снижающих риск до допустимого уровня, и с учётом острой необходимости и экономической целесообразности. В Японии, и не только, строят на искусственных островах, в том числе огромные современные аэропорты. Аналогичный аэропорт на искусственном острове построен в Гонконге и так во многих местах за рубежом, где недостаточно земли.
 Затраты на снижение геологического риска должны предусматриваться на стадиях проектирования с учетом районирования территории по геологическому риску. Академик В.И. Осипов, директор института геоэкологии РАН, предложил схематическую карту районирования территории Москвы по геологическому риску. Территория поделена на 5 типов участков: чрезвычайно опасные – 2,3 %, весьма опасные – 2,3%, опасные – 2.6%, мало опасные – 54%, неопасные –12.0%.

 При строительстве на участках с геологическим риском со всеми перечисленными проявлениями для снижения уровня риска до допустимого необходимо запроектировать и выполнить мсероприятия, т.е  выполнить работы по улучшению свойств грунтов, дренированию территории, укреплению склонов, цементации карстовых пустот и другие необходимые работы. Стоимость реализации таких мероприятий для чрезвычайно опасных участков может составлять 20-30% и выше в зависимости от вида рисков от стоимости самого объекта, на опасных – 5-15%, малоопасных – до 3-5% выше стоимости строительства такого же объекта на неопасных участках. Принятие решения в таких случаях зависит от необходимости и экономической целесообразности строительства.

 Для предварительной оценки территории застройки в Москве созданы геологические карты в масштабе 1:10 000, в том числе специальные карты геологического риска по подтоплению территории, по оползневой опасности, возможному проявлению карстово-суффозионных процессов.

 Что касается строительства в Москве высотных сооружений с повышенной степенью ответственности, то на участках с высоким уровнем геологического риска принимать решение о строительстве нецелесообразно. Геологические условия и геологические риски строительства в Москве аналогичны условиям в Центральной Европе. Можно сравнивать строительство высоток на территории Московского Сити и высоток на таком же небольшом участке во Франкфурте-на-Майне в Германии. Геологические условия и риски примерно одинаковые, аналогичная площадь застройки, такая же глубина подземной части – порядка 20м, фундаменты свайно-плитные, сваи буронабивные. Правда, там сваи основаны на глинах, а наши на известняках. Немцы ведут тщательный геотехнический мониторинг в период строительства и эксплуатации и уверены в надежности объектов. Московские проектировщики и строители также гарантируют надежность и безопасность объектов в Сити, несмотря на высокий уровень грунтовых вод и потенциальную опасность в карстово-суффозионном отношении. Высота задний в Сити уже сегодня достигает 200-300м, будет до 400 и даже 600м. Опыт строительства высотных зданий в Росии имеется и не малый. Семь высоток, возведенных в 50-х годах с очень неглубоким заложением фундаментов надёжно стоят почти 60 лет, здание института «Гидропроект» и здание СЭВ построены из бетона и стекла в начале 60-х годов, тогда же построенная Останкинская телебашня высотой 540м, самое высокое сооружение в  Европе имеет фундаменты на глубине всего 6м, основанные на моренных суглинках без всяких свай, и стоит более 40 лет несмотря на повреждения от пожара. Так же надежны все высотки, построенные за последние 20 лет в разных местах Москвы. Конечно, современные материалы под действием влаги, ветра и температуры не вечны, и высотки требуют постоянного геотехнического мониторинга за их состоянием. При необходимом  уходе все эти здания простоят много десятилетий и более того.

Примером же надежности и долголетия высотных зданий в Москве является колокольня Ивана Великого высотой 80м., построенная на Боровицком холме в Кремле из натурального природного камня более 500 лет назад, устоявшая при взрыве в 1812 году, и простоит, возвышаясь над Москвой, еще века, как многочисленные тысячелетние храмы Европы.

В общем, несмотря на все природные сложности и геологические риски строительства, в Москве можно возводить любые сооружения при условии, обеспечения их надежности, безопасности и долговечности. 

Экспертный совет

Земельный рынок Подмосковья: агония или оздоровление?
Владимир Яхонтов, Евгений Копылов, Илья Менжунов, Наталья Круглова