Приложение 16. Характерные черты и особенности геологической среды ИСРЦ, условия ее строительного освоения (справочное)

Приложение 16

справочное

Характерные черты и особенности геологической среды
ИСРЦ, условия ее строительного освоения

1. Под геологической средой следует понимать совокупность территории с ее рельефом и гидрологическими объектами, геологическими образованиями, или "недрами" (т.е. горными породами и грунтами, вмещающими подземные воды), которые используются в качестве оснований или как вместилища зданий и сооружений.

2. Характерными чертами геологической среды в ИСРЦ являются следующие:

2.1. Слабая дренированность низменной территории при избыточном увлажнении земной поверхности атмосферными осадками, что определяет сплошную водонасыщенность грунтов и горных пород геологического разреза, близкое к поверхности положение зеркала грунтовых вод.

2.2. Проявление морских нагонных наводнений, вызывающих затопление и подтопление территорий, что обусловило необходимость создания комплекса сооружений защиты города от наводнений.

2.3. Глубокое, обычно свыше 25 - 35 м, залегание плотных и прочных коренных горных пород (котлинских глин вендского возраста), а также большая, порядка 15 - 20 м и более, глубина залегания кровли основного несущего относительно водоупорного слоя (плотных валунных суглинков и супесей лужской морены) и, соответственно, значительная мощность надморенной толщи слабых грунтов.

2.4. Широкое распространение непосредственно с поверхности многорядного напластования слабых водонасыщенных песчано-глинистых грунтов с весьма изменчивыми показателями их строительных свойств.

2.5. В связи с низкими фильтрационными свойствами преобладающих грунтов невозможность обеспечить, как это предлагается общесоюзными нормами, понижение уровня грунтовых вод в зоне застройки до глубины 2 - 3 м; наличие местных напоров подземных вод, проявляющихся при производстве земляных работ, в слоях первого от поверхности водоносного горизонта грунтовых вод.

2.6. Значительная загрязненность грунтовых вод и их агрессивность по отношению к каменным фундаментам, к бетону бетонных и железобетонных фундаментов, изделий и деталей, к металлическим конструкциям.

2.7 Распространение довольно глубоких (несколько десятков метров) древних врезов речных долин в кровлю коренных пород, заполненных переслаивающимися четвертичными образованиями и содержащими грунтовые и напорные подземные воды, а также наличие зон прямой гидравлической связи напорных и грунтовых вод.

2.8. Повсеместное присутствие в нижней части коренных пород и на контакте их с подстилающим кристаллическим фундаментом широко используемого высоконапорного гдовского подземного водоносного горизонта, содержащего солоноватые воды.

2.9. Развитие техногенных физико-геологических процессов и явлений, вызванных воздействием на геологическую среду городской застройки и связанных с ней видов жизнедеятельности.

3. Строительное использование геологической среды по степени его воздействия на существующую застройку в зоне влияния реконструктивной активности условно разделяется на четыре вида: поверхностное, приповерхностное, подповерхностное и глубинное.

3.1. К поверхностному освоению (наименее воздействующему на геологическую среду) относятся устройство дорожных оснований, создание, углубление и ликвидация водоемов и фарватеров, благоустройство рек, каналов, водоемов и прилегающих к ним территорий, укрепление откосов, берегов, а также другие работы по благоустройству земной поверхности без значительных объемов перемещения земляных масс.

3.2. К приповерхностному освоению - на глубину до 5 м, реже до 7 - 10 м (наиболее распространенному, в связи с чем весьма существенному по суммарному воздействию многочисленных объектов на геологическую среду и прилегающую застройку) - относятся отрывка траншей для прокладки инженерных коммуникаций, котлованов для возведения фундаментов зданий и сооружений, строительство полуподземных и подземных транспортных тоннелей и пешеходных переходов, подземных гаражей, а также другие строительные работы с преобладающим применением открытого способа их производства.

3.3. К подповерхностному освоению относятся сооружение преимущественно подземных выработок (шахт и тоннельных коллекторов), создание особо заглубленных специальных фундаментов зданий и сооружений в обводненной толще слабых неустойчивых песчано-глинистых грунтов, реализуемое в интервале глубин от 10 - 20 м до 35 - 50 м обычно с применением специальных методов и способов производства работ (в ряде случаев приводящее к деформациям поверхности земли, зданий и сооружений в пределах мульды оседания с радиусом деформаций в плане до 25 - 50 м от оси горностроительных выработок).

3.4. К глубинному освоению относится строительство комплекса сооружений и тоннелей метрополитена (а также глубинных тоннельных коллекторов) преимущественно на глубине свыше 50 м, но с сильно различающимися условиями возведения разных частей комплекса.

При этом строительство подземных станционных залов, перегонных тоннелей и тоннельных коллекторов под толщей слабых водонасыщенных песчано-глинистых грунтов в устойчивых коренных породах приводит к осадкам и другим деформациям поверхности земли, зданий и сооружений в пределах мульды оседания (в плане до 50 - 300 м от оси выработок). При сооружении в слабых неустойчивых грунтах наклонных эскалаторных ходов и шахт с использованием метода замораживания грунтов имеют место значительные деформации при промораживании грунтов и после их оттаивания, что приводит к нарушениям исторической застройки в зоне строительства.

4. Воздействие планируемых строительных работ на геологическую среду и прилегающую застройку зависит от инженерно-геологических условий, особенностей планировки и застройки данного городского района, технического состояния фундаментов и конструкций существующих зданий, размещения подземных коммуникаций, формы, размеров и глубины заложения строящегося здания или подземного сооружения, объемно-планировочных и конструктивных его решений, степени приближенности строящегося объекта к существующим зданиям, а также от организации и технологии строительства.

Определяющими факторами при этом являются геологическое строение и гидрогеологические условия, глубина заложения сооружения, близость его к существующим зданиям, технология строительства объекта.

5. При преобладающем приповерхностном освоении и использовании геологической среды - возведении фундаментов зданий и сооружений, прокладке инженерных коммуникаций - следует различать обычные котлованы (траншеи), глубина которых не превышает заложение подошвы фундаментов близрасположенных зданий, и так называемые "глубокие" котлованы (траншеи), отрываемые ниже подошвы фундаментов ближайших зданий и сооружений.

6. Следует учитывать, что при открытом способе производства работ (отрывка глубоких траншей, котлованов и строительство подземных сооружений, относительно мало заглубляемых в грунт) нарушения в пределах возможной призмы обрушения траншеи или котлована возникают вследствие:

потери устойчивости грунта в основании существующих фундаментов и нисходящего откоса;

дополнительной осадки грунтов в результате отклонения ограждающих конструкций;

развития осадки грунтов из-за дополнительного загружения соседней площадки при возведении нового здания (сооружения);

дополнительной осадки грунтов при строительном водопонижении в связи с уплотнением грунтов основания, суффозионным выносом мелких частиц, переходом грунтов в плывунное состояние и др.;

деформации фундаментов и наземных конструкций из-за использования или неизбежного проявления вибрации при погружении шпунта, свай, при работе машин и механизмов.

7. При подповерхностном и глубинном видах освоения геологической среды - проходке тоннелей и других подземных выработок различного назначения закрытым способом (т. е. при подработке существующей застройки) - основным видом деформации является сдвижение пород и грунтов, проявляющееся в виде осадки, оседания, или вертикальных перемещений поверхности, а также в виде ее искривления в результате сдвигов, горизонтального растяжения и сжатия.

Необходимо учитывать следующие причины деформаций при разных способах строительства:

при щитовой проходке тоннелей - выпуск грунта в забой выработки, несвоевременное или некачественное заполнение строительного зазора между крепью и выработкой, деформация оболочки щита и тоннельной обделки;

при проходке малозаглубленных тоннелей способом продавливания - смещение грунтовой толщи ножевой частью строительного комплекса, выпуск грунта в забой;

при горном способе проходки (при извлечении крупных валунов в забое, разработке прослоев песчаника в глинах) - переборы грунта в забое, многократные перекрепления выработки.

8. Следует принимать во внимание, что применение в подземном строительстве специальных методов проходки, обусловленное особенностями петербургских инженерно-геологических условий, может вызывать нарушения:

при кессонном способе щитовой проходки - внезапные выпуски грунта в забой при вскрытии песчаных линз, даже незначительных по мощности (до 0,5 - 1,0 м), сопровождающемся прорывом сжатого воздуха через эти линзы на поверхность;

при искусственном замораживании грунтов - пучение поверхности вследствие миграции воды в пылевато-глинистых грунтах, что сопровождается значительными осадками после оттаивания грунтов, а также дренирование тоннелем оттаявших грунтов с их дополнительным уплотнением под природной нагрузкой в связи с поздним (по завершении стабилизации осадки) зачеканиванием швов тоннельной обделки;

при строительном водопонижении - уплотнение грунтов в осушенном объеме под природной нагрузкой, развитие суффозионного выноса мелких частиц грунта во время откачки воды, гниение деревянных элементов фундаментов (свай, ростверков, лежней).

9. Деформации наземных зданий и сооружений (вплоть до их разрушения) в результате сдвижения горных пород и грунтов над строящимися подземными сооружениями различны на разных участках мульды сдвижения. В зданиях, попавших в среднюю часть мульды, деформации развиваются обычно в нижних этажах и в фундаментах, а на крайних участках мульды - в пределах верхних этажей зданий.

Необходимо учитывать, что вследствие возможных наклонов земной поверхности (с результирующим креном зданий) и ее искривлений (с изгибом зданий) опасность представляют даже небольшие сдвижения с оседаниями поверхности в несколько сантиметров, которые развиваются в центре мульды над протяженными участками тоннелей и глубинных тоннельных коллекторов.