Освоение подземного пространства городов

Использование подземного пространства для размещения различных по на­значению инженерных сооружений является принципиально новой проблемой не только в градостроительстве, но и в области инженерной геологии. Необходи­мость освоения подземного пространства тесно связана с проблемой эффектив­ного использования свободной городской территории, которая последние годы стала особенно актуальна. Особенное значение эта проблема приобретает для крупных городов, в которых освоение подземного пространства будет способство­вать созданию наиболее компактных городских структур, обеспечивающих мак­симальный комфорт для жизнедеятельности человека. Традиционная городская застройка, осуществляемая в настоящее время почти полностью на поверхности земли, приводит к неоправданному разрастанию городов вширь, порождает транс­портные, трудовые, хозяйственно-бытовые и другие неудобства для населения.

Вместе с тем существует большая группа зданий и сооружений, которые по своему функциональному назначению могут быть успешно размещены в подзем-

ном пространстве. К номенклатуре подобных зданий и сооружений относятся здания культурно-бытового назначения, гаражи, телефонные, тепловые и элект­рические станции, складские помещения и хранилища, транспортные коммуни­кации и многие другие инженерные сооружения, занимающие в настоящее время большую площадь ценных городских территорий. Размещение этих сооружений в подземных объемах города позволит значительно приблизить их к сферам оби­тания и приложения труда человека, высвободит часть городских территорий для создания дополнительных зон рекреации и озеленения. Осуществление назван­ных мероприятий будет способствовать улучшению архитектурно-планировоч­ных решений и одновременно созданию качественно новой городской среды, со­ответствующей более полному удовлетворению эстетических, бытовых и произ­водственных потребностей городского населения.

Использование подземного пространства ставит перед инженерной геологией необходимость решения целого ряда специальных теоретических и методических вопросов при проектирования подземных зданий и сооружений.

Инженерно-геологические исследования для обоснования подземного строи­тельства и разработка прогнозов взаимодействия геологической среды с подзем­ными сооружениями должны осуществляться в трех аспектах:

• изучение инженерно-геологических и гидрогеологических условий и их из­менений в плане и по глубине применительно к подземному строительству;

• изучение влияния подземного строительства на изменение природных ин­женерно-геологических и гидрогеологических условий и прогнозирование воз­можности и степени развития неблагоприятных инженерно-геологических про­цессов и явлений;

• изучение шшяния инженерно-геологических и гидрогеологических условий, а также возможных неблагоприятных инженерно-геологических процессов на подземные и наземные здания и сооружения и выработка технических мероприя­тий по их защите.

Строительство подземных сооружений вызывает в большинстве случаев зна­чительное изменение природных инженерно-геологических и гидрогеологиче­ских условий. Оно начинается с момента производства строительных работ и продолжается в результате взаимодействия геологической среды и подземных со­оружений в процессе их эксплуатации. Характер и интенсивность изменений гео­логической среды определяются многими факторами, из которых наиболее важ­ными являются: геологическое строение и гидрогеологические условия, литоло-гический состав и физико-механические свойства пород, способ производства строительных работ, глубина заложения сооружений и их конструктивные осо­бенности.

Изучение изменений геологической среды в связи с подземным строитель­ством, их долгосрочное прогнозирование имеют исключительно важное значе­ние. Знание возникающих в результате подземного строительства инженерно-гео-

логических процессов и явлений необходимо не только для правильного проекти­рования, строительства и надежной эксплуатации сооружений, но также для про­гнозирования нежелательных физико-геологических процессов и явлений, кото­рые могут происходить на поверхности земли в пределах существующей город­ской застройки и благоустройства.

В процессе производства подземных строительных работ, сопровождающих­ся выемкой тем или иным способом определенного объема пород, вокруг горных выработок формируются зоны нарушения и сдвижения, в пределах которых по­роды приобретают новые физико-механические свойства и качественные состоя­ния. Эти изменения вызываются нарушением природного напряженного состоя­ния пород и их подвижками в зонах, примыкающих к горным выработкам. При этом формируется комплекс новых геодинамических процессов и явлений, среди которых наибольшее развитие получают: сдвижение и разуплотнение пород, раз­рушение и потеря связности, расслоение и пластические деформации, выжима­ние и разрывы сплошности. Подобные процессы приводят, как правило, к значи­тельному ухудшению строительных свойств пород и их устойчивости, вызываю­щему необходимость выполнения специальных предупредительных мероприятий (техническая мелиорация, устройство шпунтовых ограждений, крепежных при­способлений и т.д.).

Степень развития этих процессов определяется многими факторами: физико-механическими свойствами и состоянием пород, их обводненностью, применяе­мыми способами водопонижения, подземным строительством, соблюдением тех­нологии работ, объемом подземных выемок.

Особую опасность при осуществлении подземного строительства представ­ляют отступления от технологии работ, внезапные прорывы вод, плывунов и га­зов, приводящие к возникновению аварийных ситуаций не только в подземных выработках, но и в наземных зданиях и сооружениях. В практике известны при­меры, когда подобные явления вызывали потерю устойчивости больших масси­вов пород, их подвижка принимала лавинообразный характер и достигала повер­хности земли. Вместе с тем стабилизация этих подвижек может происходить дли­тельное время и оказывать постоянное воздействие на существующие подземные и особенно наземные здания и сооружения.

Искусственное снижение уровня подземных вод, являющееся непременным условием эффективного производства подземных строительных работ, оказывает значительное влияние на наземные строения и подземные инженерные коммуни­кации. Вызываемое им уплотнение грунтов, преимущественно водоносных, сжи­маемых, может приводить к возникновению дополнительных и неравномерных осадок зданий и сооружений и развитию в них недопустимых деформационных повреждений. Поэтому с началом производства подземных строительных работ необходимо устанавливать систематические визуальные и инструментальные гео­дезические наблюдения за существующими наземными зданиями, сооружения-

ми, подземными коммуникациями и окружающей территорией. Необходимость таких наблюдений вызывается как осадкой зданий и сооружений в связи с пони­жением уровня подземных вод, так и образованием ранее рассмотренных зон подвижек пород в процессе проходки горных выработок.

К значительному изменению природных инженерно-геологических и гидро­геологических условий приводит не только влияние подземных строительных работ, но и возникновение отрицательных инженерно-геологических процессов и явлений. Сами подземные сооружения, взаимодействуя с окружающей геологи­ческой средой, могут служить причиной появления новых субтерральных про­цессов. Например, окончание подземных строительных работ, а вместе с ним и водопонижение приводит к восстановлению прежнего гидродинамического ре­жима подземных вод. Однако выстроенные подземные сооружения препятствуют стоку подземных вод, образуя значительный подпор. Это вызывает не только по­вышение уровня подземных вод и вследствие этого изменения физико-механи­ческих свойств пород, но также значительные изменения скоростей их фильтра­ции. Повышение уровня подземных вод может оказывать значительное влияние на устойчивость оснований наземных строений и окружающих территорий, яв­ляется причиной подтопления подвалов и аварий подземных инженерных сетей. Увеличение скоростей фильтрации при определенных геолого-литологических условиях может явиться причиной появления процессов суффозии, активного выщелачивания и других, которые будут ухудшать условия эксплуатации назем­ных и подземных инженерных сооружений.

Активное использование подземного пространства, открывающее широкие перспективы в области реализации важных градостроительных задач, требует от инженерной геологии разработки качественного и своевременного инженерно-геологического обоснования.

Начало стр 80.