Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Многофункциональный комплекс в Хорошево (Москва)

Уточнение геологических опасностей (оползни, карст, неравномерные осадки) для рассматриваемого объекта и предложение обоснованных защитных мероприятий

«Заключение по оценке оползневой опасности с расчетами устойчивости склона и оценкой проявления карстовых деформаций по объекту: многофункциональный комплекс с апартаментами по адресу: г. Москва, 3-й Силикатный проезд»

Были выполнены работы, учитывающие последние разработки ИГЭ РАН, по уточнению геологических опасностей для рассматриваемого объекта и предложению обоснованных защитных мероприятий.

Рассмотрены опасности:
— от склоновых (оползневых) процессов;
— от возможного карстового провала при проявлении полости в карстующихся породах;
— от возникновения осадки здания МФК, выше допустимой, и развития крена в сторону коллектора.

1. Выполнена оценка оползневой опасности, с выполнением расчётов устойчивости склонов в районе строительной площадки объекта, и дополнения по оценке опасности и предупреждения возникновения карстовых деформаций в виде провала.

Необходимость проведения данных исследований объясняется тем, что высотное многопрофильное здание проектируется в береговой зоне р. Москвы вблизи известного оползневого участка с развитием глубоких блоковых оползней – Хорошево–2. В соответствии с Картой карстовой и карстово-суффозионной опасности на территории г. Москвы (ИГЭ РАН) район строительства объекта находится в весьма опасной зоне. Кроме того, сжимаемая толща проектируемого здания сложена относительно слабыми водонасыщенными грунтами поймы р. Таракановки, в настоящее время помещенной в подземные коллекторы, один из которых (с возможными утечками вследствие обветшалого его состояния) проходит через участок строительства. Дополнительным фактором сложности инженерно-геологических условий участка строительства и соответственно опасности проявления геологических процессов является присутствие напорных вод в ратмировском и суворовском водоносных горизонтах, влияющих на развитие карстовых деформаций в песчано-глинистой толще, перекрывающей карстующиеся породы.

В процессе работы над темой было выполнено: натурное обследование склонов в районе строительной площадки при изучении оползневой обстановки; анализ материалов инженерных изысканий; анализ геологических условий площадки строительства с привлечением банка данных геологической информации ИГЭ РАН; расчёты устойчивости склона с оценкой опасности оползневых деформаций; разработаны предложения по мониторингу состояния площадки строительства МФК для предупреждения возможных опасных деформаций грунтового основания, связанных с изменением исходных условий и опасным проявлением геологических процессов.

Были предложены необходимые меры  инженерной защиты и изменения в проектных решениях конструкции фундамента здания для ликвидации вероятности возникновения неравномерных осадок вследствие возможного изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива при активизации оползневого процесса на данном отрезке берегового склона.

2. Карстовая опасность рассмотрена дополнительно к отчету по оценке инженерно-геологических рисков. В основу анализа карстовой опасности (возможного карстового провала) положены разработки по оценке предельного состояния грунтовых массивов, в частности, на локальных участках, где происходит разгрузка и перераспределение напряжений (с формированием свода) над карстовой полостью. Свидетельством объективности данного подхода к расчетам предельного значения диаметра возможного карстового провала является то обстоятельство, что получена единая технология расчета напряженно-деформированного состояния к оползнеопасным массивам, карстовым провалам и расчету осадок грунтовых оснований. По всем указанным направлениям результаты расчетов получили хорошее совпадение с фактическими данными.

3. Выполнены расчеты осадки фундаментной плиты с давлением по подошве фундамента 0,9 МПа и заглублением на 10 м.
Технология расчета осадки основана на теоретических решениях по оценке предельного состояния в грунтовом массиве при возрастании вертикального давления на локальном участке (давление фундамента).

Технология расчета осадок учитывает, что под фундаментом образуется ядро в пределах сжимаемой толщи и осадка ядра вместе с фундаментом происходит по границам ядра в зависимости от структурной прочности грунта от i-го слоя основания и степени близости его состояния к расчетному предельному.

4. На основе полученных результатов исследований были даны рекомендации по необходимым мероприятиям по снижению риска проявления геологических процессов и предотвращению опасных деформаций грунтового основания МФК.
Помимо выполнения защитных мероприятий необходимо предусмотреть организацию системы автоматизированного мониторинга (обоснование: высотное здание, проектируемое на площадке с возможным динамичным изменением факторов, влияющих на состояние грунтового основания, в условиях реальных проявлений геологических опасностей (оползневые и карстовые деформации, развитие осадок в условиях периодического проявления восходящей фильтрации)).

Рекомендовано оборудовать точки контроля за:
• Осадками фундаментной плиты (ТКОФ);
• Уровнем грунтовых вод (ТКУ);
• Осадками слоев грунтового основания при возможном формировании мульды над карстовой полостью (ТКК).

Измерительная часть ТКОФ размещается в колодце (см. рис. 1). Датчик смещения (УДС – универсальный датчик смещения конструкции ИГЭ РАН) крепится к фундаментной плите. Измеряется осадка плиты с разрешающей способностью 0,2 мм относительно анкера, устанавливаемого на забое скважины, глубиной 24 м, в известяках.

Измерительная часть ТКК размещается в том же колодце, что и ТКОФ.

Для оборудования ТКУ (измерительная часть также в колодце) достаточна скважина глубиной 11 м.
Структурная схема предлагаемой системы автоматизированного мониторинга приведена на рисунке 3. Она разработана на основе технических и программных средств, созданных в Институте геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН.

Как видно из рис.3, система представляет необходимый набор датчиков контроля, соединенных с соответствующими блоками сбора и передачи данных.

Все оборудование размещается в специальных колодцах, закрытых люками, что позволяет защищать его от несанкционированного доступа.

Блок сбора и передачи данных предназначен для сбора информации с цифровых датчиков по заданной программе и передачи собранной информации в центр сбора информации, который может быть оборудован в любом удобном Заказчику помещении. Все оборудование работает в автономном режиме либо от аккумуляторов ёмкостью 42 А-ч, которых хватает на 8-10 месяцев непрерывной работы, либо от сети. В данном случае информация от блока сбора и передачи данных передается в центр сбора информации по GSM каналу. Центр сбора информации может быть реализован на персональном компьютере, совместимом с IBM PC.

Система автоматизированного мониторинга работает в режиме охранной сигнализации, т.е. в каждом устройстве, которое контролирует один из параметров, можно выставить заранее порог срабатывания, при превышении которого будет послан сигнал тревоги в центр сбора информации. Сигналы тревоги посылаются также и при несанкционированном доступе к оборудованию.

Рис. 1. Схема устройства точки контроля для измерения осадки фундаментной плиты (разработка ИГЭ РАН).

Рис. 2. Схема размещения точек контроля автоматизированного мониторинга.

Рис. 3. Структурная схема системы автоматизированного мониторинга.

Ожидаемые результаты

В режиме «on-line» по данным автоматизированного мониторинга выявляются:
• Осадки грунтового основания под фундаментной плитой;
• Оседание глинистых слоёв над суворовской толщей известняков при формировании мульды над возможной карстовой полостью;
• Гидрогеологические данные по уровню подземных вод.

В результате анализа:

• Оперативный прогноз изменений состояний грунтового основания для оценки экологической ситуации и обоснования решений по необходимым мероприятиям;
• Причины изменения состояния грунтового массива и деформаций грунтового основания здания;
• Результаты взаимосвязей показаний точек контроля по данным мониторинга состояния грунтового основания и конструктивных элементов здания и сооружений.

Институт геоэкологии РАН может создавать системы (подсистемы) автоматизированного мониторинга состояния грунтового основания зданий под ключ:
1. Рабочее проектирование
2. Поставка оборудования
3. Монтаж оборудования
4. Пуско-наладочные работы
5. Ввод в опытную эксплуатацию
6. Техническое сопровождение
7. Научное сопровождение

Институт геоэкологии РАН сертифицирован на данный вид работ по стандарту ГОСТ Р ИСО 9001-2001.

Оборудование Института геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН имеет соответствующие сертификаты.