Строительство подземных сооружений


Версия для печати

Подземные сооружения строились задолго до нашей эры и не раз доказывали свою полезность и актуальность. Тоннели, подземные переходы, многофункциональные торговые комплексы, метрополитен стали полноправными "жителями" крупных городов. Минск в этом списке не исключение, ярким примером чему служат столичная подземка и ТЦ "Столица". Словом, нашим строителям есть что сказать на эту тему.
Какие проектные решения находят белорусские специалисты в других странах? Что следует учитывать при строительстве зданий и сооружений над метро? Об этом и не только рассказали участники практического семинара "Проектирование, строительство и эксплуатация подземных сооружений", который состоялся в Минске 10 октября. Организаторами семинара выступило агентство бизнес-коммуникаций "Отраслевые форумы".

Буква закона

О внедрении еврокодов в проектировании подземных сооружений в Республике Беларусь рассказал заведующий кафедрой "Мосты и тоннели" БНТУ, д. т. н., профессор Геннадий Пастушков.

"Наиболее актуальной темой для нас сегодня является тот факт, что в 2011 году была создана Тоннельная ассоциация Беларуси, которая стала членом Международной тоннельной ассоциации (ITA). Основная задача организации заключается в распространении мирового опыта в области тоннелестроения. Следует сказать, что белорусские специалисты, в том числе БНТУ, приняли активное участие в данном процессе, — рассказал Г. Пастушков. — В сентябре 2012 г. проведен 1-й Восточноевропейский тоннельный Конгресс в Будапеште (EETC 2012). Его основная цель — поделиться опытом и знаниями в области проектирования, управления строительством, результатами исследований и техническими разработками для тоннелей, выполненными региональными ассоциациями. В рамках мероприятия для всех участников организаторы провели техническую экскурсию по строящейся 4-ой линии метрополитена в Будапеште, которая проходит под Дунаем и является уникальным сооружением".

Г. Пастушков обратил также внимание, что кроме многочисленных направлений деятельности Тоннельная ассоциация Беларуси призвана принимать активное участие в работах по техническому регулированию строительства тоннелей и подземных сооружений, а именно организовывать подготовку предложений к программам актуализации нормативных документов и гармонизации их с международными требованиями и регламентами, разрабатывать нормативные технические документы по тоннелям и подземным сооружениям, а также проводить экспертизу разработанных ТНПА.

По словам докладчика, действующие до настоящего времени в Республике Беларусь нормативные документы, гармонизированные с российскими нормами, не отражают современные тенденции в области проектирования подземных конструкций. За последние годы возросли весовые параметры транспортных средств, прочностные характеристики бетона, промышленность освоила выпуск новых эффективных видов сталей.

"Назрела необходимость гармонизации национальных нормативных документов с зарубежными нормами (в первую очередь европейскими) в части буквенных обозначений, выработки единых подходов к нормированию характеристик свойств материалов, назначению коэффициентов надежности, — подчеркнул Г. Пастушков. — Разработка единых европейских норм по проектированию строительных конструкций — еврокодов, которые базируются на методе расчета по предельным состояниям, направлена на обеспечение возможностей свободного перемещения между государствами продукции, материалов, технологий, услуг и научной мысли в области строительства".

Говоря об основных документах в данной отрасли, Геннадий Пастушков обратил внимание на СТБ ЕН 1990-2007, который содержит принципы и требования по несущей способности, эксплуатационной пригодности и долговечности несущих конструкций. Также ученый подчеркнул, что единый метод расчета строительных конструкций по предельным состояниям был создан в СССР и применяется с 1955 г. В скором времени он был принят многими странами в качестве основного метода расчета строительных конструкций. Г. П. Пастушков напомнил, что ГП "БелдорНИИ" совместно с Белорусским национальным техническим университетом подготовлены и введены Минстройархитектуры в действие с 01.01.2010 технические кодексы установившейся практики (ТКП), а также национальные приложения к ним по проектированию мостовых сооружений, идентичные нормам проектирования Евросоюза: ТКП ЕN 1991-2 , ТКП EN 1992-2 , ТКП EN 1993-2, ТКП EN 1994-2. Следует сказать, что предлагаемые документы содержат последние достижения науки в области теории расчета и сохраняют все лучшее и передовое из СНиП 2.05.03-84*.

В заключение Г. Пастушков отметил, что внесение в нормативные документы диаграмм деформирования, связывающих напряжения и деформации материалов в процессе нагружения позволяют существенно совершенствовать методы расчета строительных конструкций, приблизить расчетные модели к действительной физической работе элементов. "Гармонизация отечественных нормативных документов с зарубежными нормами будет способствовать повышению качества строительства, расширению возможностей проектных и строительных организаций по созданию транспортных сооружений с уровнем надежности, который гарантирует безопасную их эксплуатацию в течение проектного срока службы", — резюмировал он.

Здание над метрополитеном

Об особенности проектирования многоэтажного здания над эксплуатируемыми сооружениями метрополитена рассказал доцент кафедры "Мосты и тоннели" БНТУ, к. т. н. Валерий Пастушков.

Выступающий обратил внимание на то, что построить здание над эксплуатируемым тоннелем метрополитена — задача непростая и требует высокого профессионализма от специалистов отрасли. В. Пастушков рассказал, что кафедра "Мосты и тоннели" БНТУ совместно с компанией "Петростройсистема" ПСС (Санкт-Петербург), а также автодорожным факультетом Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (Российская Федерация) участвует в специальной программе "Инновационный прорыв — инженеры будущего". Участниками программы являются ведущие строительные кафедры Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Перми и др. Компания ПСС (Санкт-Петербург) в рамках этой международной программы безвозмездно предоставила лицензионный программный комплекс МКЭ SOFiSTiK для обучения студентов и научно-исследовательской работы.

"Интегрированный программный комплекс SOFiSTiK конечно-элементного анализа строительных конструкций и проектирования в среде AutoCAD разработан специалистами Германии и широко применяется в проектных бюро многих стран мира для проектирования мостов, тоннелей и подземных сооружений. Комплекс ориентирован на расчет сложных транспортных сооружений и обладает сертификатом соответствия требованиям как европейских, так и отечественных норм проектирования, — подчеркнул В. Пастушков. — В данной работе с применением интегрированного программного комплекса SOFiSTiK и была выполнена предварительная оценка влияния возводимого комплекса на существующие конструкции подземных сооружений Минского метрополитена".

Следует сказать, что в состав объекта, разработанного по проекту ГП "Белгосстройэкспертиза" и ОАО "Минскметропроект" при научном сопровождении БНТУ входит комплекс зданий, непосредственно расположенных над метро. "Для минимизации влияния на подземные сооружения центральная часть строящихся наземных сооружений объекта опирается на боковые отсекающие несущие стенки, — объяснил докладчик. — Здание комплекса является очень красивым. Над самой линией метрополитена находится двухэтажная часть с металлической фермой и покрытием из профилированного настила, т. е. достаточно легкое, которое опирается на отрезающие стены конструкции. В результате работы были проведены масштабные геологические изыскания: при расчетах было исследовано 15 слоев грунтов. Также нами была разработана схема поэтапного возведения объекта, ведь это позволит минимизировать воздействие на метрополитен; при проектировании были учтены и возможные динамические воздействия (шум, вибрация)".

Более подробно Валерий Пастушков рассказал о конструктивных решениях центральной части здания, которая расположена над эксплуатируемым подземным сооружением.

"Объект представлен в виде однопролетной каркасной системы с пролетом, равным 24 м. Здесь предусмотрены железобетонные колонны и стальные фермы, — пояснил он. — Кровля запланирована из профилированного настила по стальным балкам, уложенным по стальным фермам. В центральной части здания расположен подвал. Перекрытия — монолитные безбалочные железобетонные, которые представляют собой сплошную плиту толщиной 200 мм, опертую непосредственно на колонны".

Говоря об особенности расчета конструкций, В. Пастушков напомнил, что с 01.01.2010 Министерством архитектуры и строительства Республики Беларусь введены в действие технические кодексы установившейся практики (ТКП ЕN) и национальные приложения к ним по проектированию транспортных сооружений, идентичные нормам Евросоюза. По словам специалиста, ни один из существующих методов расчета системы "сооружение — грунт" не дает полностью достоверного результата. Сложно описать реальное поведение грунтового массива. Механические процессы деформирования в нем носят нелинейный, временный характер.

"В процессе работы требовалось оценить влияние вновь возводимых зданий на расположенное под землей эксплуатируемое сооружение. Комбинированная расчетная схема — стержневая для наземных зданий и геомеханическая для оснований, фундаментов и существующего подземного сооружения — позволила произвести комплексный расчет, — объяснил Валерий Пастушков. — По его результатам можно не только дать необходимую оценку напряженно-деформированного состояния наземной и подземной частей здания, но и принять оптимальные решения на любой из стадий строительства".

Рассказывая об опыте по проектированию многоэтажного комплекса над действующими линиями метрополитена В. Пастушков отметил, что проведенный анализ результатов расчета показал, что из всех имеющихся современных программных комплексов МКЭ SOFiSTiK является наиболее удобным для инженера-проектировщика, так как он специально ориентирован на расчет и конструирование мостовых и подземных сооружений.

ТЦ "Столица"

Главный архитектор УП "Минскпроект" Михаил Гаухфельд также поделился опытом проектирования подземных сооружений. "Крупные подземные объекты начали проектировать в г. Минске еще в 1970-е годы. Одним из интересных сооружений, в возведении которого мне довелось участвовать, является подземный центр на стадионе Динамо, о существовании которого, наверное, мало кто догадывается. Для этой "подземки" был построен автономный въезд, пресс-центр, элитный ресторан и др., — рассказал М. Гаухфельд. — Уже тогда нами были отработаны многие конструктивные, планировочные и инженерные решения, которые впоследствии легли в основу других сооружений".

Архитектор отметил, что основным подземным сооружением в Беларуси является, безусловно, метрополитен, который начали возводить с 1980-х годов. "Считаю, что только благодаря бесценному опыту, который приобретен при строительстве метро, мы смогли в столь сжатые сроки построить подземный комплекс "Столица", — сказал он. — В свою очередь возведение торгового центра показало нам не только все нюансы работы на подземных сооружениях, но и наши возможности".

По словам Михаила Гаухфельда, при проектировании подобных объектов необходимо учитывать наличие рядом памятников архитектуры и других сооружений.

"Подземное строительство является актуальным для крупных мегаполисов, особенно для тех городов, где есть плотная исторически сложившаяся застройка. Явным примером такой ситуации является Санкт-Петербург со своими многочисленными дворцами и музеями: там при строительстве станций метро всегда проблемным является вопрос, где построить выход, чтобы не снести ни одного знакового объекта. Такие же вопросы актуальны для Москвы, Берлина, Лондона и т. д., — рассказал архитектор. — В процессе возведения ТЦ "Столица" нашим плюсом было то, что на площадке, отведенной под строительство, не было ни застройки, ни исторических памятников, ни многочисленных инженерных коммуникаций. Это позволило возвести комплекс в сжатые сроки, а также удешевить само строительство".

"Конечно, нам не удалось осуществить все задуманное. Выполнена лишь малая часть плана, который предусматривал комплексную реконструкцию всех сооружений, выходящих на площадь: педагогического университета с переоборудованием его под другие функции и выносом учреждения образования в район студенческой деревни; была задумана полная реконструкция квартала Мингорисполкома и территории в районе гостиницы "Минск". Находящиеся здесь памятники архитектуры должны быть отреставрированными".

Говоря о современном ТЦ "Столица" М. Гаухфельд рассказал, что сегодня комплекс включает четыре подземных уровня. Нижний четвертый этаж — технический. Под паркингом предусмотрен отдельный въезд для грузовых машин, поставляющих товары в торговый центр. Архитектор обратил внимание, что сооружение заглублено на 18 метров, в связи с чем был сделан специальный периметр крепления котлована буронабивными сваями.

"В процессе поиска архитектурно-планировочного решения ТЦ "Столица" был также учтен психологический момент: многие граждане, попадая в подземное пространство, теряются. Понимая это, мы сделали торговый комплекс максимально удобным и "понятным". В результате получилась практически линейная композиция основной трехэтажной подземной улицы, на которую "нанизаны" три перехода и более 100 объектов подземного комплекса. К тому же в дневное время благодаря свету, проникающему сквозь фонари и купола, выходящие на площадь, здесь достаточно светло. Определенный комфорт создает и заложенная дизайнерами визуальная система ориентирования. Словом, все эти моменты необходимо предусматривать при проектировании подземных сооружений", — подчеркнул он.

Важным моментом в функционировании торгового комплекса является предусмотренный архитекторами технологический коридор, расположенный по наружному периметру всех этажей. Во-первых, это позволило упростить процесс загрузки арендуемых помещений (по ним перемещаются все службы комплекса); во-вторых, решило вопросы контроля за гидроизоляцией.

"Поскольку комплекс подземный, то после окончания строительства доступ к наружной гидроизоляции практически исключен. Поэтому и были запроектированы периметральные коридоры. И когда после сдачи объекта было обнаружено несколько протечек, то благодаря современным технологиям они были быстро устранены".

Немаловажным вопросом при работе на подземных объектах, по мнению докладчика, являются безопасность и согласование с различными инстанциями (МЧС и др.). "Сегодня строительство комплекса — уже история, которая еще долгое время будет служить всем нам хорошим уроком, ведь опыт, приобретенный проектировщиками и строителями на данном объекте, бесценен и уже использовался при проектировании аналогичных подземных объектов в Астане и других городах", — подчеркнул Михаил Гаухфельд.

Также архитектор в качестве примера подземных сооружений, возведенных в Минске, назвал два торговых комплекса, которые находятся около универмага "Беларусь". Он рассказал, что на сегодняшний день в столице есть несколько законсервированных подземных объектов. Словом, опыт проектирования и возведения подобных сооружений оценен и на государственном уровне: за реконструкцию площади Независимости и проект торгового центра "Столица" творческий коллектив награжден Почетным дипломом Министерства архитектуры и строительства и Белорусского союза строителей в номинации "Лучший объект 2006 года", золотой медалью Международной ассоциации союзов архитекторов и другими наградами.

Белорусы на Кавказе

Опытом проектирования автодорожных тоннелей на Кавказе поделился начальник отдела ПТ ОАО "Минскметропроект" Сергей Позняков. Он отметил, что важным направлением в деятельности организации является участие в разработке проектов для строительства новых, реконструкции и ремонта эксплуатируемых тоннелей на Северном Кавказе Российской Федерации. "Востребованность в наших проектах обусловлена интенсивным развитием сети российских автодорог с большим объемом возведения искусственных сооружений на них, — подчеркнул он. — Первым удачным опытом проектирования автодорожных тоннелей для института стало участие в проекте реконструкции автодороги Адлер — Красная Поляна протяженностью 52 км, связывающей с Черноморским побережьем горную курортную зону, расположенную в верховьях р. Мзымта. На 44–48 км дороги по нашему проекту сооружено 2 тоннеля длинной 323 м и 420 м с расстоянием 150 м между ними. Для этого строительства были разработаны техническое обоснование трассы автодороги, инженерный проект и рабочая документация. Проектирование двух последних стадий велось параллельно со строительством в крайне сжатые сроки, обусловленные подрядными торгами".

Докладчик обратил внимание, что для обеспечения безопасного движения автотранспорта на 23–26 км автодороги был разработан проект по сооружению защитных галерей. В этом месте дорога проходила по полке, вырубленной в скале еще в 1904 г. вдоль ущелья р. Мзымта. Его склоны имеют большую высоту и крутизну, а также поверхность, испещренную множеством карстовых и эрозионных промоин, по которым постоянно наблюдались интенсивные камнепады. Выступающий отметил, что благодаря правильно разработанной конструкции защитных галерей и способу их сооружения, реконструкция опасного участка автодороги была выполнена в рекордно короткие сроки. Примечательно, что во время строительных работ было сохранено движение автотранспорта.

Также специалисты ОАО "Минскметропроект" принимали участие в строительстве федеральной автомобильной дороги М2-27 Джубга — Сочи до границы с Республикой Грузия. Трасса проходит вдоль Черноморского побережья Кавказа и обеспечивает связь центральных регионов России, Украины с крупным морским портом Туапсе, курортной зоной Черноморского побережья, государствами Закавказья. Кроме того, по дороге осуществляются значительные объемы перевозок пассажиров и грузов по обслуживанию многочисленных курортов и здравниц побережья.

По словам специалиста, сложность работы на данном объекте заключалась в том, что практически на всем протяжении дорога проходит по узкой прибрежной полосе по склонам Главного Кавказского хребта в сложных топографических условиях. Для доведения автодороги до второй технической категории с характеристиками плана и профиля для дорог первой категории было принято решение проложить трассу в обход существующих сегодня маршрутов.

"Следующим крупным проектом стало участие ОАО "Минскметропроект" в разработке обоснования инвестиций в строительство 3-й очереди обхода г. Сочи совместно с СКФ "Гипродорнии" (г. Ростов-на-Дону). Участок обхода берет начало у р. Псахе и заканчивается у пос. Нижняя Хобза, продолжая 2-ю очередь обхода курортного города. Основной вариант трассы, предложенный к утверждению по результатам проработки, имеет длину 16,7 км. Автодорога проложена в условиях сложного рельефа, характеризуется наличием большого количества искусственных сооружений, на проектируемом участке расположено 8 тоннелей от 170 до 3140 м длиной, а также 8 мостов, эстакад и путепроводов общей длиной 1390 м, — рассказал С. Позняков. — В 2008 г. нами в качестве генерального проектировщика разработана корректировка инженерного проекта 2-й очереди обхода г. Сочи ПК134 — ПК194. Основные транспортные сооружения участка — автодорожный тоннель № 6 длиной 2620 м с параллельной ему многофункциональной штольней, мост с эстакадной частью через р. Сочи, а также эстакада и мост через р. Псахе". Докладчик рассказал, что особенностью проекта является насыщение объекта техническими решениями нового уровня и внедрением системы с высокой степенью автоматизации процессов управления и контроля инженерного оборудования тоннеля. Участок обхода г. Сочи ПК134 — ПК194 с автодорожным тоннелем был успешно сдан в эксплуатацию в декабре 2009 года.

Также Сергей Позняков сообщил, что специалисты ОАО "Минскметропроект" в 2008 году разработали проект реконструкции существующего автодорожного тоннеля протяженностью 3730 м через Рокский перевал на км 93+300 автомобильной дороги "Алагир — Нижний Зарамаг". В настоящее время ОАО "Минскметропроект" ведет рабочее проектирование реконструкции Рокского тоннеля.

Таким образом, опыт белорусских специалистов в области строительства подземных сооружений сегодня востребован не только в республике, но и далеко за рубежом. Примечательно, что строители не планируют останавливаться на достигнутом, а продолжают и дальше совершенствовать свое мастерство. Словом, возможно, очень скоро мы услышим о возведении еще одного уникального сооружения с участием наших строителей…

Просмотров: 8 857