Выбор критериев для оценки эффективности строительства подземных сооружений в сложных горно-геологических условиях г. Москвы

Москва – стремительно развивающийся мегаполис со сложной наземной и подземной инфраструктурой,    обеспечивающей жизнедеятельность города.

По функциональному использованию территория города подразделяется на селитебную, производственную, ландшафтнорекреационную зоны.

Селитебная территория предназначена для размещения жилищного фонда, общественных зданий и сооружений, а также отдельных коммунальных и промышленных объектов, не требующих организации санитарно-защитных зон, для устройства путей внутригородского сообщения, улиц, площадей, парков, садов, бульваров и других мест общего пользования.

Производственная территория предназначена для размещения промышленных предприятий и связанных с ними объектов, комплексов научных учреждений с их опытными производствами, коммунальноскладских объектов, сооружений внешнего транспорта, путей внегородского и пригородного сообщения.

Ландшафтно-рекреационная зона включает городские леса, лесопарки, лесозащитные зоны, водоемы и другие угодья, которые совместно с парками, садами, скверами и бульварами, размещенными на селитебной территории, формируют систему открытых пространств [1].

Связующим звеном, обеспечивающим жизнедеятельность города, являются:

• -    наземная и подземная транспортная инфраструктура, качество которой характеризуется ее развитостью, используемыми видами транспорта, включая транспортную сеть, организованными местами хранения и объектами сервисного обслуживания, а также количеством перевозок грузов и пассажиров;

• -    подземные инженерные коммуникации, обеспечивающие город водой, теплоснабжением, связью, электричеством, системой удаления сточных вод.

Растущий в мире интерес к комплексному освоению городского подземного пространства в значительной мере обусловлен, с одной стороны, необходимостью интенсивного развития мегаполисов, с другой -появляющейся в связи со строительством подземных объектов возможностью:

• -    существенно сэкономить значительные площади ценных земель и сохранить городские исторические ландшафты, представляющие культурно-историческую ценность;

• -    обеспечить удобное расположение предприятий торговли, питания, сферы обслуживания, зрелищных и спортивных объектов в зонах наибольшего скопления потенциальных посетителей перечисленных объектов;

• -    разгрузить сферу обитания человека от техногенных воздействий;

• -    обеспечить естественную защиту объектов от воздействия климатических, механических, термических, акустических и гидравлических нагрузок [2].

Комплексное освоение подземного пространства городов в настоящее время является не альтернативной, а насущной необходимостью, если речь идет об оптимальном развитии инфраструктуры города. Поэтому выбор геотехнологической стратегии освоения подземного пространства мегаполиса является актуальной научной проблемой.

Бессистемное освоение подземного пространства городов-мегаполисов наносит непоправимый вред окружающей среде.

Урбанизация подземного пространства приводит к негативным изменениям геологической среды, истощению водных ресурсов, загрязнению почвенного покрова и атмосферы, появлению техногенных и биогенных факторов, отрицательно влияющих на здоровье человека.

Только планомерное, рациональное и комплексное использование подземного пространства на основе предварительного изучения состояния породного массива с использованием современного информационного обеспечения для принимаемых технологических решений, основанных на внедрении рискоуправляемых технологий, обеспечит развитие подземной инфраструктуры городов-мегаполисов.

Освоение подземного пространства в мегаполисах во всех его аспектах должно носить планомерный и комплексный характер застройки пригодных для этого участков массива - как в сложившейся части города, так и в развивающихся его районах в тесной увязке с перспективными планами развития городских территорий. В какой-то мере примером такого подхода может служить строительство подземных инженерных сетей и метрополитена.

Следует выделить два аспекта целесообразности освоения подземного пространства: социально-функциональный и градостроительный.

Для социально-функционального аспекта главными являются два показателя: первый - это социальные удобства, которые возникают при повышении интенсивности использования подземного пространства; второй - это функциональное удобство проживания, выраженное в экономии непроизводительных затрат времени, сил и средств населения.

Градостроительный аспект должен включать в себя требования экономии городской территории и сохранности сложившегося характера застройки, а также рациональное расположение наземных и подземных предприятий различного назначения (рис. 1).

Принимая во внимание возможное негативное влияние подземной застройки на горный массив, решение о выборе участка строительства объекта, его функционального назначения, параметров, глубины заложения должно быть очень взвешенным.

Основными факторами, влияющими на размещение в подземном пространстве объектов, являются:

• -    параметры города (площадь, протяженность, высотность, характер застройки и др.) и зонирование его инфраструктуры;

• -    рельеф местности, природные, геологические и гидрологические условия;

• -    функциональное назначение различных зон города (зона жилья, промышленная зона, коммунально-складская зона, зона отдыха и зеленых насаждений).

Стратегическими направлениями в решении задач по улучшению уровня комфортности жизни людей, экологии, создания новой среды обитания следует считать:

• -    обеспечение города инженерными коммуникациями;

• -    улучшение транспортного обслуживания;

• -    вывод промышленных предприятий и коммунально-складских объектов из центра города;

• -    строительство культурно-оздоровительных центров и зон отдыха в округах.

По данным зонирования подземного пространства должны приниматься решения по регулированию наземной застройки и использованию подземного пространства, направленные на регламентацию строительства или на искусственную стабилизацию благоприятных инженерно-строительных свойств геологической среды, т.е. на формирование природно-технической геосистемы (ПТГС).

Рис. 1 Блок-схема «Основные требования к проектированию подземных объектов»

Эффективность системного управления ПТГС неразрывно связана с назначением объекта строительства, ограничениями и критериями оптимальности состояния системы, а также с качеством принимаемых решений.

На рис. 2 представлена классификация критериев оценки эффективности функционирования природно-технической геосистемы [3,4].

Система критериев, позволяющих оценить эффективность ПТГС, включает функциональные, горно-технологические, экономические и антропогенные критерии.

Рис. 2. Классификация критериев эффективности ПТГС в сложных горно-геологических условиях.

Наиболее полную картину оценки эффективности ПТГС можно получить при совместном использовании всех критериев, выраженных в денежном эквиваленте. Это позволит обеспечить оптимальность выбора технологии строительства подземных объектов.

Разработка концепции освоения подземного пространства Москвы невозможна без соблюдения двух базовых постулатов:

• -    целесообразность строительства подземного сооружения заданного функционального назначения с присущими ему атрибутами (глубина заложения, объемно-планировочные решения, взаимоотношение с расположенными рядом другими подземными сооружениями, связь с наземной инфраструктурой и др.) должна сочетаться с востребованностью услуг, предлагаемых объектом;

• -    строительство и эксплуатация подземного объекта должны осуществляться с применением материалов, конструкций и технологий, обеспечивающих минимальный риск возникновения аварийных ситуаций как в период строительства, так и в течение запланированного срока эксплуатации объекта.

Геотехнологическая стратегия освоения подземного пространства г. Москвы должна базироваться на следующих принципах [5]:

• -    следует провести инвентаризацию существующих подземных сооружений и создать единый кадастр участков, на которых возможно строительство подземных сооружений;

• -    оценить необходимость реконструкции наземных объектов с целью размещения под ними или рядом подземных сооружений и возможность строительства новых, органично связанных с действующей подземной инфраструктурой города;

• -    обосновать совокупность мероприятий по строительству новых подземных сооружений.