Институт геоэкологии им. Е.М. Сергеева РАН

Подземный кабельный коллектор через р.Москва

Оценка состояния и устойчивости склона и разработка мероприятий для обеспечения его устойчивости с учетом строительства закрытого перехода через р. Москву в районе ул. Кульнева.

---

---

Результаты исследований:

Результаты выполненных исследований по теме приводят к основному выводу: существует реальная опасность нарушения устойчивости склона и возникновения глубоких (с захватом юрских отложений) оползневых деформаций, угрожающих целостности демонтажной шахты №1 и кабельного коллектора в этой зоне.

Выявленные особенности геологического строения, гидрогеологических и геоморфологических условий свидетельствуют о возможности развития глубоких оползневых деформаций, подобно известным оползневым проявлениям на участке «Поклонная гора». Вместе с тем, длительное функционирование открытого метро позволяет судить об относительной устойчивости склона.

На верхнем откосе и берме у его подошвы наблюдаются следы активного развития оползневых деформаций. Оползневые трещины на берме и откосе характеризуют поверхностное оползание покрова на крутом откосе. На берме и ее откосе системы трещин характерны для неглубокого смещения обводненных разупрочненных приповерхностных слоев с образованием очаговых врезов в местах выхода подземных вод на поверхность склона. Наблюдаются в прибровочной части откоса относительно протяженные трещины-заколы и пустоты под железобетонным ограждением у бровки, характеризующие процесс гравитационного оседания массива, нередко предваряющий активизацию глубокого оползня.

Расчеты устойчивости склона подтвердили, что склоны находятся в опасном состоянии. Анализ напряженного состояния в массиве прибровной части плато, использование уравнения предельного равновесия для оценки возможности деформаций грунтов на различных горизонтах толщи юрских глин показали, что в настоящее время, до начала строительства, с учетом современного рельефа и нормативных значений прочностных характеристик свойств грунтов верхний откос находится в запредельном состоянии с наиболее вероятным деформированием грунтового массива прибровной части плато и откоса на глубинах 13,6 – 19,0 м (от поверхности плато), с захватом, главным образом, волжских глин юрской системы и верхних горизонтов оксфордских глин. Образование котлована при строительстве демонтажной шахты №1 вызывает снижение пригрузки в подошвенной части откоса и, соответственно, уменьшается устойчивость склона на данном его локальном участке.

Расчеты устойчивости склона по программе AKNARK оценивают возможность формирования поверхностей скольжения и смещения по ним грунтовых массивов. Рассмотрены различные расчетные схемы в соответствии с механизмом глубокого деформирования и геотехническими условиями склонового массива, с развитием оползневых деформаций в волжских и оксфордских глинах, с захватом всего склона или локализацией деформаций в верхней его части.

Оценивалось возможное повышение уровня подземных вод (УПВ), влияние напорных водоносных горизонтов, снижение значений прочностных параметров грунтов в процессе деформирования, влияние контрбанкета и разгрузки напряжений в массиве при образовании демонтажной шахты №1.

Таким образом, проведение тоннелепрокладческих работ на рассматриваемом участке правобережного склона р. Москвы требует осуществления противооползневых мероприятий, необходимых для обеспечения устойчивого состояния склона, безопасности выполнения строительных работ и нормального функционирования сооружений на объекте.

 

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАЩИТНЫМ МЕРОПРИЯТИЯМ

Согласно проведенным исследованиям уже в настоящее время, до проведения строительных работ, на верхнем откосе и прибровочной части плато имеются признаки оползневого деформирования (разрывная трещина на поверхности склона, характерные изгибы деревьев, проседание бровки с образованием пустот под железобетонным основанием ограждения).

По геологическому строению склона, высоте надоползневого уступа, морфологии средней и нижней частей склона на участке возможно развитие глубокого блокового оползня с преимущественным деформированием и формированием поверхности скольжения в юрских глинах подобно типу оползней, получившему развитие на участках Воробьевы горы, Коломенское, Хорошево, Поклонная гора (по соседству) и др.

В чем выражается опасность?

При проходке тоннеля происходит разгрузка напряжений в окружающем массиве и разуплотнение грунта. Следствием этого является осадка поверхности земли под тоннелем, которая, согласно используемой технологии работ, может достигать 10 мм. В связи с этим, на время строительства предусмотрены соответствующие мероприятия для предотвращения деформаций пути метрополитена и обеспечения безопасности движения поездов.

Однако упомянутая разгрузка напряжений в средней и нижней частях склона и у подошвы верхнего откоса провоцируют нарушение равновесия и активизацию движения грунтового массива прибровной части плато, находящейся, как показали расчеты, на пределе устойчивости и даже на этапе медленных подвижек.

Что еще может способствовать активизации оползневого процесса на участке? Какие операции в ходе выполнения строительных работ?

Во-первых, строительные работы по сооружению демонтажной шахты №1. Расположение шахты №1 самое неудачное с точки зрения рационального ведения работ на оползневом участке. Если бы она была на плато у бровки, то негативных воздействий от строительных работ на оползневой процесс было бы значительно меньше.

По данному проекту шахта находится у подошвы верхнего откоса, и ее сооружение вызовет значительную разгрузку напряжений в основании верхнего откоса и, соответственно, опасное снижение устойчивости грунтового массива, следствием которого может быть активизация глубоких подвижек в виде образования нового оползневого блока и смещение всего склона.

Уже забуривание труб диаметром 35мм в качестве крепления стенок шахты может вызвать эффект подрезки основания откоса, если бурение будет производиться со значительной выборкой грунта и образованием пазух между поверхностями труб и скважин.

Шахта №1 размером 10х9м имеет глубину 20,8 м, т.е. полностью удаляется грунт до известняков, тем самым устраняется существовавшая пригрузка верхнего откоса и «подрезается» его основание. Шахта №1 имеет наибольшее негативное воздействие на склон, способствуя активизации оползневого процесса.

Кроме того, сооружение промежуточной шахты №2 диаметром 9,5м и глубиной 19,6м в нижней контрфорсной части склона (выше контрбанкета) также снижает устойчивость склона.

Следует иметь в виду, что каждое из перечисленных воздействий может вызвать опасную активизацию оползня.

В городе Железнодорожном Московской области укладка коллектора также в нижней части склона в траншее глубиной около 2 м вызвала активизацию блокового оползня в 1996-1997гг. на протяжении 150 м с образованием разрывных трещин, разрушением построек на поверхности склона и угрозой устойчивости жилым домам, расположенным у бровки склона на плато.

В Баку активизацию блокового оползня глубиной 70 м вызвало сооружение котлована глубиной 10м при строительстве гостиницы в нижней части склона. Подвижки достигали 10м и более.

На участке Коломенское в г. Москве в 70-х годах активизация блокового оползня произошла после строительства канализационного коллектора диаметром 3,0м. На склоне образовались протяженные трещины (до 500м длиной). Подвижки захватили весь склон с разрывом коллектора в нескольких местах.

В 2006-2007г.г. в г. Москве произошла катастрофическая активизация оползня в Хорошево (у Карамышевской набережной). Причиной активизации послужили строительные работы по Карамышевскому проезду (создание глубокой траншее и укладка коммуникаций). От плато отделился новый оползневой блок, приведший в движение весь оползневой цирк на протяжении 350м по берегу. По геологическому строению и морфологии рассматриваемый участок близок к активизировавшемуся оползню в Хорошево.

Из приведенных примеров, а не только из результатов выполненных исследований, следует, что угроза активизации оползня при осуществлении проектируемых работ вполне реальна. Причем подвижки линии метрополитена при этом могут составить сантиметры и десятки сантиметров.

В связи с этим на участке необходимы дополнительные мероприятия для предотвращения активизации оползневого процесса, обеспечения безопасного ведения строительства и нормального функционирования сооружений.

— Все строительные работы вести с максимальной осторожностью, чтобы не вызвать изменения напряженно-деформированного состояния в окружающих грунтовых массивах.

— Все трубы крепления шахты №1 должны быть установлены стационарно, без удаления после завершения работ. Для преобразования шахты №1 в противооползневое сооружение, защищающее закрытый переход и линию метрополитена на этом участке, необходимо повысить несущую способность труб–свай и прочность шахты-сооружения для компенсации возможного оползневого давления.

Для этого необходимо:

— установить в трубах арматуру и произвести бетонирование, в целях восприятия оползневого давления в сечении;

— поверху труб сделать ростверк (железобетонный или стальной);

— предусмотреть дополнительные пояса жесткости, например из двутавров и укосины по боковым стенкам, усиливающим устойчивость сооружения;

— нижние концы труб закрепить в основании шахты;

— крепление шахты №1 оставить в массиве после завершения строительных работ как противооползневое сооружение;

— крепление шахты №2 также остается в соответствии с проектом; предусмотреть дополнительное усиление для повышения противодеформационной устойчивости;

— все последующие работы на оползневом участке производить после завершения шахты №1 как противооползневого сооружения;

— земляные работы по проходке водовыпуска и кабельной линии от камеры №2 вдоль берега производить небольшими частями протяженностью до 5м, не допуская протяженной фронтальной подрезки, способной активизировать оползень. После завершения работ на предыдущем участке траншеи и восстановления рельефа приступают к следующему;

— необходима организация мониторинга за состоянием склона и подвижками грунта — инклинометрические скважины для контроля состояния массивов и глубинных подвижек вблизи шахт – 2 шт. (глубина 15-20м);

— геодезические наблюдения за смещением грунтовых реперов по трем створам (по 8 реперов);

— в связи с угрозой активизации оползневого процесса, для обеспечения нормального функционирования линии метрополитена и коммуникаций на данном оползневом участке берега проработать проект разгрузки прибровочной части плато (удаление потенциального оползневого блока) с сооружением на этом месте эксплуатируемого подземного сооружения в соответствии с патентом 2008 г. ИГЭ РАН.