Диссертация (1141548), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Основная их цель заключаетсяв обеспечении безопасности объектов и сохранности экологической обстановки, атакже в экономичности проектных решений. Мероприятия могут назначаться почетырем направлениям [20, 22, 66, 89, 99], которые заключаются:1. в защите сооружений, которая не оказывает первоочередного воздействиянакарстовыйпроцесс(архитектурно-планировочные,конструктивныеиконтрольно-мониторинговые мероприятия);2. в изменении естественного протекания карстовых процессов в нужномнаправлении (геотехнические и гидрогеологические мероприятия);3. в уменьшении негативного влияния хозяйственной деятельности накарстовый процесс (геотехнические, гидрогеологические и организационнотехнические мероприятия);4. уменьшениепоследствийаварийсооружений(преимущественноорганизационно-технические мероприятия).Вышеприведенная классификация является достаточно условной.
Приназначении противокарстовых мероприятий и определении их параметровнеобходимо тщательным образом учитывать результаты оценки карстовойопасности и строительные параметры сооружений, рассматриваемые в рамкахгеотехнической системы «карст-сооружение». При этом особое внимание следуетобращать на наличие опасных подземных и поверхностных карстопроявлений,вероятный механизм их развития, уровень (класс) ответственности объектов [36,64, 66, 67, 77-79, 82, 99, 100], а также возможные ущербы экономического,экологического и социального характера при наступлении аварийных ситуаций[66, 90, 92, 95, 104, 106, 111, 144]. Кроме того, немаловажным является учетнакопленногопрактическогоопыта(вособенностиотрицательного)пореализации противокарстовых мероприятий. В любом случае их выбор долженосуществлятьсявзвешенно,порезультатамкоторогопринимаютсярассмотрению наиболее целесообразные и эффективные мероприятия.к82Ниже рассмотрены основные противокарстовые мероприятия, которыемогут применяться при наличии и вероятном возникновении на площадкеопасных подземных и поверхностных проявлений карста.В случае нового строительства первоочередными являются архитектурнопланировочные мероприятия, которые в основном направлены на обходопасных зон (недопущение расположения зданий и сооружений внутри контураопасных карстопроявлений и вблизи них), максимальное использование менееопасных участков, регулирование плотности и высотности (этажности) застройки,ограничениестроительствасооруженийбашенноготипа.Пренебрежениеданными мероприятиями неоднократно приводило к аварийным ситуациямобъектов.Так,всередине60-хгодовпрошлоговеканазаводе«ДзержинскХиммаш» был возведен крупный машиностроительный цех, внутриконтура которого располагались три крупные карстовые воронки.
Спустяпримерно 30 лет в основании цеха образовался карстовый провал диаметром 32 ми глубиной более 10 м. За считанные минуты обрушилось около 120 м пролетныхконструкций. До настоящего времени эта авария считается крупнейшей в Европе.Следует отметить, что к большим разрушениям привел комплекс допущенныхошибок [75, 93, 94, 101, 144].Конструктивные мероприятия могут выполняться на всех стадияхжизненного цикла зданий и сооружений. Однако в некоторых случаях (например,при реконструкции объектов или когда опасные карстопроявления образовались входе эксплуатации сооружений и др.) их реализовать оперативно и в полной мерене представляется возможным или они вовсе являются не эффективными.Поэтому приоритет может отдаваться геотехническим, о которых будет сказанониже.Главным образом конструктивные мероприятия заключаются в применениинадежных типов фундаментов и соответствующих технологий их устройства, врасчете и проектировании подземной части сооружений с учетом вероятныхпараметров карстовых деформаций.
Разработка данных мероприятий начинается свыбора типа фундаментов. Согласно действующим нормативно-методическим83документам [66, 67, 77, 78] применение отдельно стоящих фундаментов недопускается вследствие высокой вероятности наступления аварийных ситуаций,которые зачастую сопровождаются большими ущербами. В частности этопоказали: авария цеха на заводе «ДзержинскХиммаш» (см.
выше), повреждениепромышленного здания в Туле [44, 75], оперативный демонтаж промышленногоздания в Нижнем Новгороде [75, 101] и др. случаи. Поэтому на карстоопасныхтерриториях, как правило, применяются монолитные ленточные и плитныефундаменты (рисунок 4.2), редко коробчатые.а)б)Рисунок 4.2. Типы противокарстовых фундаментов на естественном основании(на примере г. Дзержинск Нижегородской области; материалы М.М.
Уткина): а –ленточный (фрагмент расчетной схемы); б – плитный (фото со стройплощадки)Большое влияние на выбор конструктивной защиты оказывает глубиназалегания карстующихся пород относительно сжимаемой толщи основания. Принеглубоком карсте возможно устройство свай-стоек, прорезающих покровную икарстующуюся толщи грунтов, и заделанных в незакарстованные породы [77-79].В случае глубокого карста проектирование свай-стоек, как правило, по рядуобъективных причин не осуществляется.Висячие сваи не являются противокарстовым мероприятием. Ярким томупримером является аварийная ситуация здания центра по начислению пенсий ипособий в Уфе [54, 101].
Данный тип свай может применяться только лишь для84прорезки слабых грунтов, находящихся в верхней части основания [77-79]. Такимобразом, внешние нагрузки от зданий и сооружений передаются на нижележащиегрунты. Однако при проектировании висячих свай дополнительно необходимоучитывать два обстоятельства. Во-первых, технологию их устройства. Ранее втаблице 2.1 было показано, что воздействие динамических нагрузок нагеологическую среду может привести к активизации и ускорению протеканиякарстовых процессов.
При этом имеющиеся подземные проявления карста могутперейти из разряда неопасных в опасные. Во-вторых, тоже самое можетпроизойти в случае увеличения нагрузок, передаваемых сваями на кровлюподземных карстопроявлений.Разумеется, выше были рассмотрены самые основные мероприятияконструктивного характера. На других вопросах, связанных, например, спроектированием сквозных технологических отверстий в фундаментных плитах,консолей фундаментов, останавливаться не будем.Геотехнические мероприятия также могут предусматриваться на всехстадиях жизненного цикла зданий и сооружений.
Они, как правило, заключаютсявтампонажекарстующейсяопасныхили/иполостей,покровнойзакреплениитолщи.необходимыхПроектированиеинтерваловтакойзащитыосуществляется по различным схемам [21, 52]. При этом необходимо учитыватьряд обстоятельств [39], основными из которых являются (1) качество иэффективность выполнения указанных работ [1, 11, 52, 93, 119], зависящие отмногихфакторов,и(2) недопущениесущественногоизменениягидрогеологической обстановки [52, 66, 101]. Последнее обстоятельство особенноактуально в условиях плотной городской и промышленной застройки, посколькуиз-за возникновения барражного эффекта оно может привести к активизациикарстовых процессов на соседних (прилегающих) территориях, со всемивытекающими отсюда негативными последствиями.В случае нового строительства объектов может предусматриваться укладкав основание высокопрочных геосинтетических материалов [7, 59, 60], основнаязадача которых состоит в сдерживании развития карстовых процессов на85необходимой глубине, тем самым уменьшается отрицательное их влияние вышепо разрезу.
При выборе такого вида геотехнической защиты необходимопринимать во внимание два основных обстоятельства. Во-первых, ее устройствосопровождается экскавацией и, затем, существенным уплотнением грунтов. Обаэтих фактора провоцируют протекание карстовых процессов (см. таблицу 2.1).Во-вторых, применение геосинтетических материалов скрывает симптомыбудущих карстовых деформаций в кровлевой части основания и увеличивает ихпараметры (размеры).
Поэтому при строительстве и эксплуатации сооруженийнеобходимопредусматриватьмониторингнапряженно-деформированногосостояния таких материалов [7] и/или покровной толщи грунтов, залегающейниже глубины установки геосинтетики.Кгеотехническиммероприятиям,выполняемымдоначалановогостроительства, также относится превентивное обрушение кровли опасныхполостейтрамбованием,споследующейликвидациейобразовавшихсяповерхностных форм рельефа или вовсе применение целенаправленных взрывов[66]. Однако, как показал практический опыт, такие мероприятия толькоусугубляют карстовую опасность территорий [93].Гидрогеологические(противофильтрационныеиводозащитные)мероприятия могут выполняться на всех стадиях жизненного цикла зданий исооружений.
Они направлены на снижение активности карстовых процессов и напредотвращение загрязнения подземных вод. Это достигается за счет устройствапротивофильтрационныхзавеспротивофильтрационныхэкрановвкарстующихсявпокровнойпородах,толще,созданиярегулированияповерхностного стока и др. Первые два мероприятия зачастую относятся кгеотехническим [66]. Поэтому при их разработке необходимо учитыватьтрудности, которые возникают при проектировании геотехнической защиты (см.выше).Регулирование поверхностного стока, недопущение утечек жидкостей (вособенности сосредоточенных) из водонесущих коммуникаций, как на площадкерасположения объекта, так и на прилегающей территории, является важным86противокарстовым мероприятием. В особенности оно актуально для территорий сналичиемопасныхкарстопроявлений.Какпоказалпрактическийопыт,несоблюдение данного мероприятия может привести к значительной активизациикарстовых процессов и, в конечном счете, к аварийным ситуациям объектов,например, как это произошло в Уфе [20, 22, 118] и Дзержинске [51].Искусственное понижение или повышение уровней подземных вод, помнениюдиссертанта,неможетиспользоватьсявкачественадежногопротивокарстового мероприятия.
Как показал практический опыт, указанныеизменениягидрогеологическойобстановкизачастуютолькоусиливаютпротекание карстовых процессов. Так, до осуществления откачек подземных водучасток территории, расположенный в восточной промзоне г. Дзержинска,считался малоопасным в карстовом отношении (IV-V категория). Однако приинтенсивном заборе подземных вод (в особенности из трещинно-карстовоговодоносного горизонта) он стал характеризоваться как весьма опасный - опасный(I-III категория) из-за возникновения множества провалов [6, 112]. Поаналогичной причине серьезное ухудшение карстовой обстановки произошло и насеверо-западе Москвы [43, 51]. Другим показательным примером может служитьповышение зеркала четвертичных (надкарстовых) вод в результате подъемауровня воды в реках и водохранилищах, утечек жидкостей из водонесущихкоммуникаций и др. В этом случае за счет увеличения разности уровнейчетвертичного и трещинно-карстового водоносных горизонтов, во-первых,усиливаетсяфильтрационныйпоток,во-вторых,возрастаетдавление,передаваемое на кровлю подземных карстопроявлений.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
