К.т.н. Чунюк * Д.Ю., к.т.н. Дейнеко** А.В., Серова* Е.А.

* Московский государственный строительный университет ,

Российская Федерация

** Институт Гидропроект , Российская Федерация

АСПЕКТЫ ВЫБОРА ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ И СВЯЗАННЫЕ С НИМИ РИСКИ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПОДЗЕМНЫХ И ЗАГЛУБЛЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

 

При строительстве подземных и заглубленных сооружений важным вопросом является рациональной выбор технологии возведения. Для этого необходима точная оценка геотехнической сложности строительства.

С расширением использования городского подземного пространства в начале 70-х годов (в первую очередь, в Канаде, США и Японии) актуализировалась проблематика геотехнического строительства в стесненных условиях. В российских мегаполисах внимание к данному вопросу начало формироваться с начала 90-х годов в контексте комплексного освоения подземных пространств. Это послужило началом активной работы над нормативной, методической и научной базами геотехнического строительства.

В России существует несколько методов, направленных на ранжирование сложности геотехнической ситуации строительства и выбор технологий возведения подземных и заглубленных сооружений. В московских территориальных нормах (МГСН [3]) введена классификация геотехнической категории объекта. Для ее определения выделяются следующие аспекты:

·      уровень ответственности сооружения;

·      инженерно-геологические условия;

·      наличие структурно-неустойчивых грунтов и опасных геологических процессов;

·      устройство котлованов подземных и заглубленных сооружений в условиях плотной городской застройки.

В работах В.М. Улицкого и А.Г. Шашкина [7] предлагается определить геотехнические категории сложности объекта нового строительства или реконструкции.

В настоящее время актуальным вопросом изучения геотехнической ситуации является анализ рисков, возникающих при строительстве подземных и заглубленных сооружений. Геотехнический риск является специфическим строительным риском.

Под геотехническим риском следует понимать риск нанесения вреда здоровью человека или имуществу вследствие изменения сложившейся геологической среды (подвижки грунта, изменение физико-механических, гидрологических, экологических параметров), произошедших по причине проведения работ по возведению подземных и заглубленных сооружений, или в результате последствий проведения таких работ.

Изначально предлагалось выделить следующие основные составляющие геотехнического риска:

·                    конструктивная;

·                    геологическая и гидрогеологическая;

·                    технологическая;

·                    экологическая;

·                    попадание окружающей застройки в зону влияния строящегося сооружения, стесненность площадки строительства.

В процессе исследований выделенные составляющие были откорректированы и уточнены. Было решено не рассматривать экологическую часть, так как невозможно себе представить возведение нового подземного сооружения без изменения исходных параметров экологической среды. Данные изменения будут настолько многогранны, что требуют отдельного рассмотрения и называются анализом экологического риска проекта.

Для дальнейшего анализа геотехнического риска необходимо определить взаимосвязь между его составляющими. Для этого проанализируем все выбранные факторы на предмет их классификации.

1. Конструктивная составляющая определяется в зависимости от заглубления проектируемого сооружения. Авторы выделяют три категории:

·           Простая – менее 5 м ;

·           Средней сложности – от 5 до 10 м ;

·           Сложная – более 10 м .

2. Геологическая и гидрогеологическая составляющая определяется в соответствии с категорией сложности инженерно-геологических условий по СП 11-105-97. В данной классификации выделяют три категории сложности (простая, средней сложности и сложная).

3. Технологическая сложность подразумевает сравнительный уровень сложности применяемой технологии, авторы предлагают условное деление применяемых технологий в геотехническом строительстве на три категории

·                Простая – хорошо освоенные в производстве работ технологи с применением машин и механизмов общестроительного назначения, требующие стандартной квалификации персонала (например, шпунтовое ограждение котлована из металлических труб с деревянной забиркой ).

·                Средней сложности – широко используемые технологии с применением специализированных машин, механизмов и оборудования геотехнического назначения, предъявляющие дополнительные требования к квалификации персонала (например, железобетонная стена в грунте).

·                Сложная – редко используемые технологии с применением узкоспециализированных машин, механизмов и оборудования, требующие специальной квалификации персонала (например, jet-grouting , цементация оснований и фундаментов, методы химического, электрохимического и термического закрепления грунтов).

4.   Ситуационная сложность ( попадание окружающей застройки в зону влияния строящегося сооружения, стесненность площадки строительства). Попадание окружающей застройки в зону влияния характеризуется наличием в зоне влияния планируемого сооружения существующей застройки и характеризуется тремя категориями, которые устанавливаются авторами на основе анализа расчетов влияния более 160 объектов в г. Москве и в соответствии с МГСН [2]:

·                    безопасная– ок ружающая застройка находится на расстоянии > 5 h от строящегося сооружения.

·                    средней опасности– ок ружающая застройка находится на расстоянии от 0,5 h до 5 h от строящегося сооружения.

·                    опасная – окружающей застройки находится на расстоянии < 0,5 h от строящегося сооружения.

5. Эффективность технологического решения показывает, насколько выбранный способ возведения технологии рационален в данных условиях строительства. Эта составляющая геотехнического риска является основным управляемым элементом для минимизации рисков.

Разработана таблица для определения эффективности технологических решений по возведению подземных и заглубленных сооружений (табл. 1,2 и 3).

 

Таблица 1

№ поз.	Конструктивная составляющая	Ситуационная составляющая			Геологическая и гидрогеологическая   составляющие	Технол о - гическая сложность
		окружающая застройка находится на расстоянии от строящегося сооружения
		более 5 h	от 0,5 h до 5 h	менее 0,5 h
Технологии для крепления стен котлованов
1	Заглубление проектируемого сооружения	Бурокасательные сваи			I, I, III (ограничение применения – высокий уровень   грунтовых вод)	Средняя
	менее 5 м	низкая	средняя	высокая
	от 5 до 10 м	средняя	средняя	высокая
	более 10 м	высокая	высокая	высокая
2	Заглубление проектируемого сооружения	Буросекущиеся сваи			I, I, III (часто используется при высоком уровне   грунтовых вод)	Средняя
	менее 5 м	низкая	средняя	высокая
	от 5 до 10 м	средняя	средняя	высокая
	более 10 м	высокая	высокая	высокая

 

3	Заглубление проектируемого сооружения	Монолитная стена в грунте			I, I, III (часто используется при высоком уровне   грунтовых вод, используя   дополнительные мероприятия, например – применение специального бетона, защитных экранов)	Средняя
	менее 5 м	низкая	средняя	высокая
	от 5 до 10 м	средняя	средняя	высокая
	более 10 м	высокая	высокая	высокая
4	Заглубление проектируемого сооружения	Металлический шпунт с деревянной забиркой			I, I, III (ограничение применения -в ысокий уровень   грунтовых вод)	Низкая
	менее 5 м	высокая	средняя	низкая
	от 5 до 10 м	высокая	средняя	низкая
	более 10 м	средняя	низкая	низкая
5	Заглубление проектируемого сооружения	Шпунт « Ларсена »			I, I, III (технология усложняется при наличии глинистых грунтов, часто используется при высоком уровне   грунтовых вод)	Средняя
	менее 5 м	высокая	средняя	низкая
	от 5 до 10 м	высокая	средняя	низкая
	более 10 м	средняя	низкая	низкая
6	Заглубление проектируемого сооружения	Струйная цементация   (jet-сваи)			слабое грунтовое основание ( например обводненные песчаные грунты)	Высокая
	менее 5 м	низкая	средняя	высокая
	от 5 до 10 м	средняя	средняя	высокая
	более 10 м	высокая	высокая	высокая
Технологический способ возведения подземных сооружений
1	Заглубление проектируемого сооружения	Открытый способ строительства			не влияет	Низкая
	менее 5 м	высокая	высокая	высокая
	от 5 до 10 м	высокая	высокая	высокая
	более 10 м	высокая	средняя	средняя
2	Заглубление проектируемого сооружения	Способ строительства " сверху-вниз " up-down ,   top & down			не влияет	Высокая
	менее 5 м	низкая	средняя	высокая
	от 5 до 10 м	низкая	средняя	высокая
	более 10 м	средняя	высокая	высокая

 

Таблица 2

№ поз.	Геометрическая характеристика планируемого сооружения	Ситуационная составляющая			Геологическая и гидрогеологическая   составляющие	Технол о - гическая сложность
		окружающая застройка находится на расстоянии от строящегося сооружения
		более 5 h	от 0,5 h до 5 h	менее 0,5 h
Крепление вертикальных ограждающих конструкций при разработке котлована
1	Наибольший габаритный размер котлована	Анкера			применяется при достаточных прочностных характеристик грунта, определяется расчетом	Высокая
	менее 50 м	высокая	средняя	низкая
	от 50 до 100 м	высокая	средняя	низкая
	более 100 м	высокая	высокая	низкая
2	Наибольший габаритный размер котлована	Распорки горизонтальные			не влияет	Низкая
	менее 50 м	высокая	высокая	высокая
	от 50 до 100 м	средняя	средняя	высокая
	более 100 м	низкая	низкая	низкая
3	Наибольший габаритный размер котлована	Распорки наклонные			не влияет	Низкая
	менее 50 м	высокая	высокая	высокая
	от 50 до 100 м	средняя	средняя	высокая
	более 100 м	низкая	низкая	низкая

 

Таблица 3

№ поз.	Ситуационная составляющая	Конструктивная составляющая			Геологическая и гидрогеологическая   составляющие	Технол о - гическая сложность
		Заглубление проектируемого сооружения
		менее 5 м	от 5 до 10 м	более 10 м
Усиление оснований и фундаментов существующих зданий
1	расстояние от окружающей застройки	Метод цементации оснований и фундаментов			слабое грунтовое основание, трещиноватые скальные породы, низкая несущая способность фундамента существующего сооружения	Высокая
	более 5 h	высокая	высокая	высокая
	от 0,5 h до 5 h	средняя	средняя	высокая
	менее 0,5 h	низкая	низкая	низкая
2	расстояние от окружающей застройки	Метод химического закрепления грунтов			слабое грунтовое основание, низкая несущая способность фундамента существующего сооружения	Высокая
	более 5 h	высокая	высокая	высокая
	от 0,5 h до 5 h	средняя	средняя	высокая
	менее 0,5 h	низкая	низкая	низкая
3	расстояние от окружающей застройки	Микродур			слабое грунтовое основание ( например обводненные песчаные грунты), низкая несущая способность фундамента существующего сооружения	Высокая
	более 5 h	высокая	высокая	высокая
	от 0,5 h до 5 h	высокая	средняя	низкая
	менее 0,5 h	высокая	средняя	низкая
4	расстояние от окружающей застройки	Технология jet-grouting			слабое грунтовое основание, низкая несущая способность фундамента существующего сооружения	Высокая
	более 5 h	низкая	средняя	средняя
	от 0,5 h до 5 h	средняя	средняя	высокая
	менее 0,5 h	средняя	высокая	высокая

 

Рис. 1. Схема геотехнической ситуации строительства

 

 

 

 

 

 

 

 

с ? 3 м

а- характеристика ситуационной составляющей

b - характеристика конструктивной составляющей

 

Изложенное позволяет прийти к выводу, насколько важно правильно оценить ситуацию строительства подземного сооружения, в том числе геотехнический риск. Далее, необходимо правильно подобрать технологические решения для данной ситуации строительства. От того насколько выбранная технология будет соответствовать заданным условиям зависит дальнейшая безаварийная работа, как в процессе возведения сооружения, так и после сдачи в эксплуатацию.

 

Список использованных источников:

1.         СП 50-101-2004 "Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений". – СПб., 2004.

2.         МГСН 2.07-01 (ТСН 50-304-2001) Основания, фундаменты и подземные сооружения. – М., 2003.

3.         Пособие к МГСН 2.07-01 Обследование и мониторинг при строительстве и реконструкции зданий и подземных сооружений. – М., 2004.

4.         ТСН 50-302-2004 "Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. – СПб., 2004.

5.         Организационно-технологический регламент строительства (реконструкции) объектов в стесненных условиях существующей городской застройки (предназначен для территории г. Москвы). – М., 2002.

6.         Механика грунтов, основания и фундаменты / Ухов С.Б., Семенов В.В., Знаменский В.В. и др. – М., 2007.

7.         Улицкий В.М. Геотехническое сопровождение реконструкции городов (обследование, расчеты, ведение работ, мониторинг) / В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин. – М.: АСВ, 1999.

8.         Чунюк Д.Ю. Обеспечение безопасности и снижение рисков в геотехническом строительстве / Д.Ю. Чунюк // Вестник МГСУ. – М.: МГСУ, 2008.

9.         Мельчаков А.П. Расчет и оценка риска аварии и безопасного ресурса строительных объектов / А.П. Мельчаков . – Челябинск: Издательство ЮУрГУ , 2006.