Подземное строительство: проблемы и перспективы

В Москве 23 октября в рамках международного форума «Строительство городов» (CityBuild 2007) состоялась научно-техническая конференция «Освоение подземного пространства городов: преодоление сложных геологических и градостроительных условий». Предлагаем вниманию читателей краткий обзор наиболее интересных, на наш взгляд, докладов, прозвучавших на мероприятии.

К. Ю. КОРОЛЕВСКИЙ, департамент градостроительства Москвы, О. О. ЕГОРЫЧЕВ, М. Г. ЗЕРЦАЛОВ, Д. С. КОНЮХОВ, МГСУ, «Основные принципы формирования программы комплексного освоения подземного пространства Москвы».

Большинство крупных городов мира в настоящее время последовательно осуществляют программы освоения подземного пространства, при этом комплексно решаются проблемы транспорта, коммунального и жилого хозяйства, занятости населения, энергосбережения и т. д.

В качестве примеров можно привести подземные кварталы в Монреале и Торонто, Токио и Осаке, системы автомобильных парковок в Париже и Хельсинки, системы организации автомобильного движения в Осло и Бостоне.

В Москве также ведется интенсивное подземное строительство. В настоящее время в городе наибольшее распространение получили сооружения метрополитена, автотранспортные и коммунальные тоннели, автомобильные парковки и технические помещения. На втором месте находятся разгрузочные дворы и склады, предприятия торговли, общественного питания и бытового обслуживания. Отдельное место занимают пешеходные связи с общественным транспортом. Иногда в подземном пространстве размещают зрелищные, культурно-просветительские и административные учреждения.

Между тем, плотность линий Московского метрополитена составляет 0,25 км/кв. км, что в 2 раза меньше, чем в Нью-Йорке, в 4 раза меньше, чем в Лондоне, и в 10 раз меньше, чем в Париже. Действующие автотранспортные тоннели не удовлетворяют потребностям города. Более 50% транспортных пересечений работает в режиме перегрузки. Размещение подземных пешеходных переходов по городу обеспечивает потребность в них на 30–40%.

В целом, в подземном пространстве Москвы располагается значительное количество объектов самого различного назначения и времени постройки. С другой стороны, часто эти объекты не удовлетворяют современным потребностям города и, не будучи взаимосвязаны друг с другом, функционируют самостоятельно, без четко выраженной стратегии их совместного использования. Кроме того, в Москве не разработана стратегия комплексного использования подземного пространства.

Поэтому МГСУ, по поручению департамента градостроительной политики Москвы, на основании анализа отечественного и зарубежного опыта освоения подземного пространства, рекомендаций НИиПИ Генплана Москвы, а также собственных разработок были сформулированы основные направления подземной урбанизации города.

Основные транспортные проблемы города предлагается решать путем организации подземных автостоянок под зданиями, на незастроенных участках и под существующей улично-дорожной сетью; строительства у периферийных станций метрополитена, расположенных вблизи наиболее крупных транспортных артерий, таких как «Выхино», «Улица Академика Янгеля», «Речной вокзал» и др., многофункциональных транспортных узлов. В их состав могут быть включены: станция метрополитена; станция МЖД; автобусная станция или стоянка; остановки общественного транспорта; автомобильная стоянка; автотранспортный тоннель, связывающий транспортный узел с периферийными районами города за пределами МКАД; торгово-развлекательный комплекс и др.

При строительстве новых или реконструкции существующих районов транспортные проблемы могут быть решены путем строительства под жилым микрорайоном единой подземной инфраструктуры, в которой будут размещаться: автостоянки; автотранспортная сеть, включающая проезжую часть для автотранспорта, тротуары для движения пешеходов, остановочные пункты общественного транспорта; предприятия торговли, бытового обслуживания, общественного питания и пр.; сооружения инженерной инфраструктуры микрорайона, в том числе районные трансформаторные подстанции; инженерные сети; объекты централизованного сбора и удаления мусора; хранилища и архивы государственных и муниципальных учреждений и др. Подобное решение позволит практически полностью разделить жилую и техническую зоны микрорайона. Наземная часть будет отдана жилой застройке, детским садам, школам, больницам, зеленым насаждениям. За счет перевода всего транспорта в подземную часть района будет обеспечена максимальная безопасность жителей, снижение ДТП, улучшена экологическая обстановка.

В целом, предлагается разместить на территории города: 9 многофункциональных транспортных узлов; 43 автотранспортных тоннеля, в т. ч. 5 — глубокого заложения, связывающих периферийные участки города с многофункциональными транспортными узлами; 135 подземных пешеходных переходов; 136 подземных автостоянок, в т. ч. 3 — под существующей улично-дорожной сетью.

Подземные сооружения общественного назначения предлагается размещать вблизи станций метрополитена или в комплексе с проектируемыми многофункциональными транспортными узлами. Предлагается к размещению на территории города 20 общественных центров городского значения.

Для обеспечения минимизации затрат на строительство и эксплуатацию объектов инженерной инфраструктуры предложено использовать: проходные коллекторы инженерных сетей с максимально возможным совмещением инженерных коммуникаций; коллекторные тоннели глубокого заложения; размещение в проектируемых и строящихся транспортных тоннелях инженерных коммуникаций районного и городского значения.

При этом необходимо стремиться к максимальному совмещению этих объектов с сооружениями транспортной инфраструктуры города.

Проблемы с производством электроэнергии; эффективной ее передачей в пределах города; обеспечением сохранности, долговечности и безопасности работы энергетических объектов во многих случаях эффективно могут быть решены в рамках программы комплексного использования подземного пространства. Для этого предлагается подземное размещение: районных трансформаторных подстанций; высоковольтных подстанций; переустройство воздушных ЛЭП в подземные кабели, укладываемые в проходных коллекторах инженерных сетей; строительство на юге-востоке Москвы гидроаккумулирующей электростанции мощностью 1000 МВт.

Кроме того, для повышения надежности и долговечности подземных сооружений предлагается: отнести все подземные сооружения, возводимые в рамках программы, к III геотехнической категории; обеспечить геотехническое сопровождение строительства подземных сооружений закрытым способом; доработать существующие и разработать новые нормативно-технические документы в области строительства подземных сооружений (всего 29 документов); организовать геотехническую экспертизу проектной документации, материалов инженерно-геологических изысканий и технического обследования существующих зданий и сооружений как наземных, так и подземных и пр.

С. П. ПРЕОБРАЖЕНСКИЙ, «Тоннельметрострой», «Реконструкция аэропорта Внуково».
Согласно распоряжениям правительства Москвы, разработана комплексная программа реконструкции аэропорта «Внуково», после реализации которой он становится самым крупным в России и одним из крупнейших в мире.

Реконструкция начата с основных автомагистралей, связывающих «Внуково» с Москвой, — Киевского и Боровского шоссе, где к настоящему моменту работы завершены.

Ведется и частично реализована реконструкция непосредственно в поселке Внуково: Центральная улица, эстакада на привокзальной площади, строительство железнодорожной станции «Аэропорт Внуково» с подходным тоннелем и реконструкция аэровокзального комплекса.

Железнодорожная станция «Аэропорт Внуково» с подходным тоннелем имеет общую протяженность около 1,5 км. Высота станции — примерно 14,5 м, ширина — около 19 м (в зоне платформенного участка), на перегоне — около 14 м.

Конструкция обделки «стена в грунте» выполнена в траншейном варианте. Она имеет двойную функцию: ограждение котлована и составная часть обделки тоннеля. Перекрытие — сборные предварительно напряженные балки. Лоток — монолитный железобетон.

Строительство осуществлялось миланским способом. Сооружение велось в условиях действующего аэропорта.

В августе 2005 г. по тоннельному участку было открыто движение, и новая подземная железнодорожная станция начала принимать пассажиров. Строительство ее с подходным тоннелем выполнено за 7 месяцев.
Эстакада, связывающая будущий аэровокзальный комплекс с Киевским и Боровским шоссе, общей протяженностью 2 км, на сегодняшний день выполнена в конструкциях пролетных строений приблизительно на 80%.

К новому аэровокзальному комплексу можно будет подъехать как автомобильным транспортом, так и электропоездом. При этом по подземным переходам и эскалаторам из железнодорожной подземной станции «Аэропорт Внуково» пассажиры попадают в новое здание аэровокзала. Комплекс будет занимать огромное подземное пространство глубиной 4–8 м. Общая протяженность подземной части составляет в одном направлении 580 м, в другом — 270 м. Объем разработки грунта — 410 тыс. куб. м.

М. В. КОРНИЛКОВ, Б. Д. ПОЛОВОВ, Уральский государственный горный университет, А. В. ПОПОВ, Уральская государственная архитектурно-художественная академия, С. У. ЗИГАНШИН, ОАО «Уралгипротранс», «Раздел «Схема комплексного освоения подземного пространства» Генерального плана Екатеринбурга до 2025 г.».
Главными целями «Схемы комплексного освоения подземного пространства Екатеринбурга» являются:

Создание единой научно обоснованной системы подземного пространства как целостной органичной части городской среды обитания человека и инженерно-транспортной инфраструктуры с разработкой схемы планировочной организации и комплексного использования подземного пространства.

Разработка территориальной нормативной базы проектирования и строительства подземных сооружений с регламентируемыми показателями использования подземного пространства городских территорий различного функционального назначения (общественно-административные, коммерческие, жилые и т. д.).

Выбор приоритетных направлений нового строительства и комплексной реконструкции существующей застройки, транспортных узлов, инженерных коммуникаций и систем с использованием подземных сооружений.

Раздел включает принципиальные взаимосвязанные решения по ряду перспективных направлений развития:
Обеспечение инженерно-геологической и экологической безопасности при освоении городского подземного пространства.

Комплексное освоение подземного пространства при проектировании и строительстве Екатеринбургского метрополитена с созданием многофункциональных объектов (метрополицентров).

Разработка комплексной схемы общегородских многофункциональных тоннелей для инженерных коммуникаций, включая тоннели глубокого заложения, шахтные колодцы, подземные камеры и резервуары.

Комплексная схема транспортных подземных сооружений (тоннели, развязки, гаражи, паркинги, подуличные переходы).

Комплексная схема многофункциональных подземных пространств при реконструкции существующей застройки и освоении новых территорий.

Предложения по использованию подземного пространства на промышленно-коммунальных территориях, в первую очередь экологически неблагоприятных и реструктуризируемых.

Основной планировочный каркас раздела — Екатеринбургский метрополитен. Каждый из подразделов сформирован на основе системного подхода: взаимоувязка природных, технических, технологических и социально-экономических факторов, характеризующих особенности освоения подземной среды. Завершающим элементом содержания подраздела является оценка экономической эффективности инвестиций в подземное строительство, выполняемая в соответствии с «Методическими рекомендациями по оценке эффективности инвестиционных проектов».

По признаку «прямой интегральный экономический эффект» оцениваемые подземные сооружения подразделены на три категории: 1 — объекты, окупаемые за счет доходов от их эксплуатации; 2 — объекты, частично компенсирующие капитальные вложения; 3 — социально значимые бездоходные подземные сооружения. Проектирование и строительство объектов первой и, частично, второй категорий финансируется, как правило, из внебюджетных источников; финансирование объектов третьей категории выполняется за счет средств, поступающих из городских, региональных и федеральных бюджетов. Ограничения бюджетных инвестиций, с одной стороны, и острота проблем освоения подземного пространства, с другой, обусловили актуальность разработки специальных методов оценки эффективности инвестиций в строительство городских подземных сооружений.

По заключению Главэкспертизы России, раздел «Схема комплексного освоения подземного пространства» не разрабатывался до сих пор ни в одном городе России.
Г. Романцов, «Метропроект» (Прага, Чехия), Р. Достал, «Метростав» (Прага, Чехия), «Настоящее и будущее Пражского метрополитена».

Столица Чехии — Прага — по сегодняшним масштабам город небольшой. Но его исторический центр площадью почти 10 кв. км включен в список архитектурных памятников ЮНЕСКО. Этот факт, в сочетании с тем, что Прага расположена на холмистой и геологически разнообразной местности, ставит перед проектировщиками и строителями любого подземного объекта в черте города серьезные и трудные задачи и с градостроительной, и с инженерной точки зрения.

Пражский метрополитен в настоящее время состоит из 3 линий (А, В, С) общей протяженностью около 54 км, и 53-х преимущественно подземных станций.

В 2008 г. будет открыт участок протяженностью свыше 2 км с тремя станциями на северной окраине города. Но уже сейчас начинается проектирование еще двух особо важных и трудных участков. Первый из них —это продление линии А в восточном направлении до аэропорта Рузыне, протяженностью более 12 км, с 8 станциями. Второй — это новая, четвертая по счету, линия D, соединяющая центр города с южными районами. Ее первая очередь намечена длиной 11 км с 10 станциями.

Весь период строительства метро ознаменован борьбой с осадками грунта. В настоящее время проходка тоннелей метро преимущественно ведется новоавстрийским методом. Результаты неплохие, но и этот метод имеет свои ограничения. Поэтому сейчас среди проектировщиков и строителей идет ознакомление с самыми современными проходческими методами и механизмами, а также их осваивание. Строительство будущих линий будет вестись способами, которые находятся на вершине технического развития подземного строительства в мире.

Построенный в 2000–2004 гг. новый участок метро IV.C1 (Голешовице — Ладви) продлевает трассу С на 3981 м и соединяет ее со станцией «Вокзал Голешовице».

За станцией «Вокзал Голешовице» трасса IV.C1 резко уходит вниз, чтобы тоннели прошли под дном реки Влтавы. За рекой трасса начинает подниматься в максимально разрешенном склоне 39,5%. В районе улицы Полтавской конструкция тоннеля выходит на поверхность. Потом следует длинный участок проходки тоннеля с двумя путями, который приблизительно за 250 м до станции «Кобылисы» переходит в два тоннеля с одним путем. Односводная проходная станция размещается на глубине 31,5 м в скальном массиве.

Трасса метро продолжается максимальным подъемом сначала двумя тоннелями с одним путем, которые приблизительно через 200 м опять соединяются в тоннель с двумя путями. Перед станцией «Ладви» прочность грунта настолько низкая, что тоннели, станции и вспомогательные запасные пути были построены в открытом строительном котловане.

Технология выдвижных тоннелей представляет собой оригинальный способ строительства. Изначально предложенный вариант строительства, за небольшими исключениями, не был достаточно быстрым, а также являлся дорогостоящим. Реализованная технология — более быстрая и дешевая, менее зависит от внешних погодных условий, но технически она более сложна. Также эта технология существенно снижает воздействие на берега и русло Влтавы.

Принцип хода строительства состоит в том, что на дне реки выкапывается ров, тоннели постепенно бетонируются в яме на тройском берегу, которая имеет характер сухого дока. Потом док затопляется, а отдельные тоннели по всей длине передвигаются в окончательное положение. После укрепления и засыпки тоннели соединятся с остальными частями трассы метро.

На конференции прозвучало еще немало интереснейших докладов, представить которые хотя бы вкратце не позволяют ограниченные объемы журнальной статьи.