Тетрадь N1, 2001

Использование современных технологий при реконструкции городских инженерных сетей

Улицкий В.М., С.И.Алексеев, С.В.Ломбас

Введение

Мировой опыт развития современных геотехнологий позволяет осуществлять грандиозные планы строительства и реконструкции подземного про-странства. Известны проекты инженерного центра компании "Самсунг", вы-полненные по заказу Японии, в которых осваивается подземное пространство глубиной до 11 этажей. В таком подземном комплексе будут расположены не только торгово-коммерческие учреждения, но и зоны отдыха с фонтанами и зимними садами, транспортные галереи со скоростными поездами трамваев и метро, целая сеть магистральных трубопроводов различного назначения. Оче-видно, что выполнить подобные работы можно только с использованием новейших геотехнических технологий. Примером является строительство крупнейшего в Европе подводного автомобильного тоннеля из Копенгагена (Да-ния) в Мальмё (Швеция), геодезическое сопровождение которого осуществля-лось с помощью специального спутника из космоса.

В России также имеются примеры реализованных проектов по комплексному освоению подземного пространства. Это, прежде всего, подземный многоуровневый коммерческий комплекс под Манежной площадью в Москве. Устройство подобных сооружений экономически достаточно выгодно, по-скольку позволяет "убрать под землю" большое количество торговых предприятий, разгрузив таким образом исторические здания - памятники архитектуры в центре крупных городов от функций торговых предприятий и сохранив их как историческую ценность.

Для Санкт-Петербурга с его исторической застройкой XVIII - XIX веков освоение подземного пространства центральной части города особенно актуально. Однако реализация подобных проектов весьма затруднительна, по-скольку историческая часть города расположена на обводненных, сильносжи-маемых и структурно неустойчивых основаниях. Грунтовые условия настолько уникальны и сложны, что мировая практика геотехнического строительства может быть использована только после пересмотра и корректировки ее с учетом опыта, накопленного геотехниками Санкт-Петербурга.

Сложные проблемы возникли при прокладке и ремонте инженерных сетей различного назначения. Существующие инженерные сети, как правило, не выдерживают нормативного срока эксплуатации и в ряде случаев создают предпосылки для аварийных ситуаций. Успех реализации принятых решений здесь зависит от комплексного рассмотрения всех взаимосвязанных этапов:

• обследования существующей сети и выявления потенциально аварийных участков;
• проведения дополнительных инженерно-геологических изысканий с определением возможных изменений свойств грунтов;
• составления проекта реконструкции (ремонта) с использованием современных, щадящих по отношению к окружающей застройке, технологий с геотехническим моделированием всех стадий производства работ;
• реализации проекта с использованием современного оборудования, предназначенного для производства специальных работ;
• проведения постоянного геотехнического мониторинга (сопровождения) на всех стадиях производства работ и в послестроительный период.

При ведении реконструкционно-ремонтных работ могут встречаться различного рода "неожиданности", которые потребуют дополнительных обследований и принятия нестандартных решений, корректирующих проект. Решение таких задач под силу только специализированным геотехническим организациям, имеющим соответствующий опыт строительства.

1. Геотехнические и экологические проблемы эксплуатации канализационных сетей

Современное состояние магистральных инженерных коммуникаций Петербурга требует срочного разрешения целого ряда актуальных технических вопросов.

По данным ГУП "Водоканал СПб", протяженность только канализационной сети города составляет более 6,0 тыс. километров, около 60% трубопроводов изношены и требуют замены. Использование для ремонта традиционных технологий усложняет подобные работы и удлиняет сроки их проведения. К тому же такие работы потенциально опасны для близко расположенных сетей и существующих зданий, в большинстве своем ветхих и требующих ремонта.

Утечка стоков из проложенных в грунте изношенных трубопроводов (особенно канализационных) приводит к загрязнению окружающей среды, проникновению стоков в грунтовое основание и интенсивному развитию микробиологических процессов, приводящих к модификации свойств грунтов. По данным исследований, проводимых в Государственном горном институте Петербурга [2,4] микроорганизмы могут проникать на 20 м и более вглубь основания и пронизывать практически все четвертичные отложения. В результате на территории города появляются целые зоны интенсивного загрязнения оснований с возможным газообразованием в грунтах. К таким территориям относятся зоны в Центральном, Фрунзенском, Невском, Красногвардейском и других районах Петербурга.

Канализационные сети в центре города эксплуатируются таким образом, что большинство бытовых стоков попадает прямо в Неву и акваторию Финского залива, нанося значительный урон экологии прибрежных вод и всего Балтийского моря.

Следует также подчеркнуть, что многолетний процесс загрязнения озено-ледниковых отложений, обусловленный утечкой стоков из неэффективно работающих канализационных трубопроводов, создает в окружающих грунтах зоны с повышенным содержанием азота, серы, хлоридов и опасных соединений органики. В результате резко снижаются не только фильтрационные свойства оснований, но и основные механические характеристики грунтов: угол внутреннего трения, сцепление, модуль деформации. При этом изменение прочностных и деформационных свойств грунтов происходит в относительно короткий период времени. Причиной эволюции свойств грунтов в этом случае является биотехногенный фактор, изменяющийся во времени. Недоучет условий проявления биотехногенной эволюции оснований может привести к нарушению работы инженерных сетей еще до окончания нормативного срока их эксплуатации.

Для решения указанных технических и экологических проблем города планируется построить сеть магистральных коллекторов, перехватывающих бытовые и ливневые стоки и направляющих их на очистные сооружения. Строительство новых магистральных коллекторов в условиях плотной застройки в центральной части города связано с большими техническими и социальными проблемами.