78680

ПРИНЦИПЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

Диссертация

География, геология и геодезия

Сегодня в крупных городах мира, и в том числе в г. Москве, все сильнее назревает проблема дефицита территории, отводимой под застройку. Приоритетными градостроительными направлениями становятся высотное и подземное строительство.

Русский

2015-02-09

3.47 MB

19 чел.

РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Серго Орджоникидзе

На правах рукописи

ЖИДКОВ РОМАН ЮРЬЕВИЧ

ПРИНЦИПЫ ПРОВЕДЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И СТРОИТЕЛЬСТВА ВЫСОТНЫХ ЗДАНИЙ НА УРБАНИЗИРОВАННЫХ ТЕРРИТОРИЯХ

(на примере г. Москвы)

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата геолого-минералогических наук

Специальность 25.00.08 «Инженерная геология,

мерзлотоведение и грунтоведение

Научный руководитель

Доктор геолого-минералогических наук,

профессор

Экзарьян В.Н.

Москва

2012

Содержание

[1] Глава 1. Современное состояние проблемы проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства

[1.1] 1.1. Высотное строительство: понятие термина, история становления и перспективы развития за рубежом и в России

[1.2] 1.2. Инженерно-геологические изыскания для высотного строительства на территории России. Современное состояние вопроса. Анализ существующей нормативно-правовой базы.

[1.3] 1.3. Мировой опыт проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства. Примеры из практики

[1.4] Выводы по главе 1

[2] Глава 2. Принципы проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства

[2.1] 2.1. Принцип этапности работ

[2.2] 2.2. Принципы альтернативности местоположения

[2.3] 2.3. Принцип перманентного моделирования

[2.4] 2.4. Принцип многовариантного проектирования

[2.5] 2.5. Принцип мониторинга

[2.6] 2.6. Принцип научно-методического сопровождения

[2.7] Выводы по главе 2

[3] Глава 3. Оценка условий освоения подземного пространства г. Москвы для целей высотного строительства

[3.1] 3.1. Изученность инженерно-геологических условий территории г. Москвы. Проблема обобщения и систематизации фондовых материалов

[3.2] 3.2. Особенности условий освоения подземного пространства г. Москвы для строительства высотных зданий

[3.3] 3.3. Разработка трехмерной компьютерной модели геологического пространства г. Москвы и ее применение в качестве геологической основы для размещения высотных зданий в пределах городской территории

[3.4] Выводы по главе 3

[4] Глава 4. Опыт проведения инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства объектов ММДЦ «Москва-Сити»

[4.1] 4.1. Общая характеристика территории ММДЦ «Москва-Сити»

[4.2] 4.2. Геологическое строение

[4.3] 4.3. Гидрогеологические условия

[4.4] 4.4. Инженерно-геологическая схематизация массива

[4.5] 4.5. Конструктивные особенности сооружений ММДЦ «Москва-Сити»

[4.6] 4.6. Инженерно-геологические изыскания для строительства сооружений ММДЦ «Москва-Сити»

[4.7] Выводы по главе 4

[5] Общие выводы

[6] Список литературы

[7] Табличные приложения

[7.1] Приложение 1. Сопоставление стратиграфических подразделений легенды, принятой в работе и легенды ГУП «МОСГОРГЕОТРЕСТ»

[8] Приложение 2. Сводная таблица физических и физико-механических свойств грунтов, полученных по результатам инженерно-геологических изысканий на разных участках ММДЦ «Москва-СИТИ» [103]

Введение

Актуальность работы.  Сегодня в крупных городах мира, и в том числе в г. Москве, все сильнее назревает проблема дефицита территории, отводимой под застройку. Приоритетными градостроительными направлениями становятся высотное и подземное строительство. При всей их перспективности, процесс проектирования и строительства высотных и заглубленных сооружений сопряжен с рядом трудностей, в значительной мере предопределенными инженерно-геологическими условиями. К особенностям высотных зданий, предопределяющим специфику инженерно-геологических изысканий, относятся повышенные, часто неравномерные нагрузки на фундаментные основания, в большинстве случаев значительные величины их заглубления, и, как следствие, большие радиусы влияния сооружений, уязвимость от сейсмических воздействий. Все эти факторы взаимосвязаны, вследствие чего процесс проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных объектов переходит на качественно новый уровень и перестает укладываться в традиционную схему.

 В процессе проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных сооружений на урбанизированных территориях часто невозможно проведение всеобъемлющего комплекса полевых работ, что обусловлено наличием на строительных площадках существующих сооружений, перегруженностью подземного пространства тоннелями и коммуникациями, административными ограничениями. В то же время территории крупных городов характеризуются высокой степенью геологической изученности – наличием в геологических фондах значительных массивов архивных материалов (результатов инженерно-геологических изысканий прошлых лет) и крупномасштабных геологических карт, которые при условии их унификации и аналитической обработки могут служить хорошей основой для осуществления геологического обеспечения градостроительной деятельности, в том числе с применением технологий трехмерного компьютерного моделирования.

Современный этап развития высотного строительства как градостроительного направления в России характеризуется значительной интенсивностью на фоне последних десятилетий, в результате чего проектирование высотных зданий ведется в условиях минимального практического опыта и несовершенства научно-методической базы в области проведения инженерно-геологических изысканий. Инженерно-геологические изыскания часто выполняются формально и в полном отрыве от процесса проектирования, в результате чего возможно принятие экономически неэффективных проектных решений и увеличение рисков, связанных со строительством и эксплуатацией высотных зданий. Не менее важен вопрос временных затрат – по статистике на строительство подземной части высотных сооружений тратится 10-30 % от бюджета проекта и до 40% времени строительства [58].

В свете вышеизложенного, актуален вопрос разработки научно-методической базы для проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий и сооружений, основанной на опыте геологического сопровождения крупнейших зарубежных и отечественных высотных проектов. Последние должны учитывать регионально-геологические условия и удовлетворять требованиям территориальных и федеральных нормативно-правовых актов.

Под инженерно-геологическими изысканиями традиционно понимаются инженерно-геологические работы производственного характера, выполняемые при проектировании, строительстве и эксплуатации различных сооружений [3]. В контексте данной работы в этот термин вкладывается несколько более широкое понятие, включающее в себя исследования, связанные с обоснованием и планированием строительства сооружений на региональном уровне.

Цель работы заключается в разработке научно-методических положений, направленных на оптимизацию процедуры проведения инженерно-геологических изысканий на всех этапах проектирования высотных зданий и апробации их в условиях современной геологической изученности г. Москвы.

Для достижения указанной цели решались следующие задачи:

  •  аналитический обзор и обобщение отечественных и зарубежных материалов, посвященных проблеме проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства;
  •  разработка принципов и обобщенного алгоритма проведения инженерно-геологических изысканий при проектировании высотных зданий, учитывающих специфику их строительства и эксплуатации;
  •  разработка специальной объемной компьютерной инженерно-геологической модели территории г. Москвы для создания геологической основы территориального планирования высотного строительства;
  •  анализ применимости различных методов инженерно-геологических изысканий при проектировании и строительстве высотных зданий в г. Москве;
  •  апробация выполненных научно-методических разработок при проведении инженерно-геологических изысканий для проектирования высотных объектов в г. Москве.

Научная новизна проведенного исследования заключается в следующем:

  •  Сформулированы принципы проведения инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства высотных сооружений.
  •  Разработан обобщенный алгоритм проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства.
  •  Впервые построена трехмерная модель геологической среды г. Москвы, позволяющая выполнить оценку благоприятности размещения высотных сооружений в пределах городской территории.

Фактический материал и личный вклад автора. В основу диссертации положены материалы, полученные организациями НПО "НОЭКС" и НПП "Георесурс" при проведении инженерно-геологических изысканий под крупнейшие в России высотные объекты, осуществлении геологического картирования территории г. Москвы в масштабе 1:10 000 и трехмерного компьютерного моделирования геологической среды городской территории. Автор принимал непосредственное участие в проведении полевых работ, камеральной обработке материалов исследований, разработке программ инженерно-геологических изысканий для строительства ряда сооружений ММДЦ "Москва-Сити", обобщении и интерпретации фондовых материалов, построении геологических карт и компьютерных моделей. В работе использованы опубликованные отечественные и зарубежные материалы, посвященные разным аспектам методологии проведения инженерно-геологических изысканий для высотного и подземного строительства, проблематике применения геоинформационных систем в инженерной геологии и особенностям регионально- геологических условий Московского региона.

Практическая значимость и применение результатов работы. Результаты работы были использованы в процессе проведения инженерно-геологических изысканий и осуществления геотехнического сопровождения проектирования высотных сооружений комплекса ММДЦ "Москва-Сити". Результаты исследования могут быть применены при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства высотных объектов в г. Москве и других регионах и использованы для совершенствования нормативно-правовой базы инженерно-геологических изысканий для высотного и подземного строительства.

Защищаемые положения

  1.  Локализация высотных зданий и их комплексов в пределах городской территории на стадии градостроительного проектирования следует производить с учетом их размещения в подземном пространстве на основе крупномасштабной региональной трехмерной модели геологической среды.
  2.  Инженерно-геологические изыскания для высотного строительства должны быть направлены на разработку, поэтапную детализацию и трансформацию трехмерной модели взаимодействия проектируемого сооружения и окружающей среды.
  3.  Разработку программы инженерно-геологических изысканий на поздних стадиях проектирования высотных зданий следует осуществлять с позиций реализации принципа многовариантного проектирования и обеспечения кондиционными материалами прогнозных геомеханической и геофильтрационной моделей.

Публикации. Основные положения и выводы работы были изложены в публикациях в научных журналах и сборниках материалов конференций, в том числе в журналах «Инженерные изыскания» (№1, 2009; №8, 2011; реферируется ВАК), Вестник МГСУ (№4, 2009; реферируется ВАК).

Апробация. Результаты работы были доложены на конференциях: «4-е Денисовские чтения» (Москва, МГСУ, 2008); «11-е и 14-е Сергеевские чтения» (Москва, Институт Геоэкологии РАН, 2009, 2012), «10-я и 11-я международные конференции «Новые идеи в науках о Земле» (Москва, РГГРУ им с. Орджоникидзе, 2009 и 2011), «Геоинформатика-2011» (Киев, ВАГ).

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 118 наименований, содержит 2 табличных приложения. Работа объемом 203 стр., содержит 44 рисунка, 5 таблиц.

Автор выражает глубокую благодарность своему научному руководителю, доктору геолого-минералогических наук В.Н. Экзарьяну и кандидату геолого-минералогических наук М.Н. Бучкину за чуткое руководство и всестороннее содействие на всех этапах диссертационного исследования. Также автор благодарит за помощь и поддержку к.г-м.н. Р.В. Вильковича, Е.Н. Леонова, А.К. Петрова, В.Н.Селезнева, к.т.н. М.И. Карабаева, всех сотрудников компаний НПО «НОЭКС» и НПП «Георесурс», сотрудников кафедр экологии и природопользования и инженерной геологии РГГРУ им С. Орджоникидзе.


Глава 1. Современное состояние проблемы проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства

1.1. Высотное строительство: понятие термина, история становления и перспективы развития за рубежом и в России

Прежде чем перейти к особенностям процесса проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий, необходимо внести ясность в понятие термина «высотное строительство», который далеко не однозначен.

В настоящее время ни в России, ни за рубежом не существует единой классификации зданий по высоте или этажности. В рамках симпозиума Международного совета по строительству (CIB), состоявшегося в 1976 г. в Москве, была принята следующая классификация зданий по высотности: до 30 м – здания повышенной этажности, до 50, 75 и 100 м – сооружения, относящиеся к I, II и III категориям многоэтажных зданий соответственно, свыше 100 м - к высотным зданиям. Внутри группы высотных зданий в соответствии с этой классификацией прибегают к дополнительной рубрикации с градацией высоты в 100 м. За рубежом также распространено понятие «небоскреб», причем нижний предел высоты для этой категории зданий варьируется в зависимости от архитектурного пейзажа города, и составляет, как правило, 100-150 м. Небоскребы высотой более 300 м принято называть «сверхвысокими».

Московские градостроительные нормы определяют высотное здание как «здание высотой более 75 м, включающее гараж-стоянку, объекты обслуживания местного уровня для жителей и работающих в этом здании» [54], что связано с тем, что на предыдущих этапах градостроительного развития практика массового многоэтажного строительства была направлена на возведение сооружений высотой до 75 м.

При определении высотности зданий не учитывается длина их шпилей. К категории высотных зданий также не относятся телебашни, стелы, памятники и прочие сооружения, не предназначенные для жизни и работы людей.

В то же время, необходимо отметить, что в связи с конструктивным многообразием высотных зданий, не существует однозначной корреляции между высотностью и величинами и характером передачи нагрузок на фундаментные основания. Современные московские нормативы рассматривают процесс проектирования высотных зданий комплексно, в том числе с позиций таких направлений как расчет ветровых нагрузок и пожарная безопасность, связь которых с такими параметрами, как высота и этажность сооружения более выражена.

История становления высотного строительства за рубежом берет свое начало в США в конце XIX в. Важными предпосылками для этого стали такие конструктивные разработки, как замена чугунного каркаса зданий более легким и практичным стальным, появление первых лифтов, внедрение электрического освещения и применение систем электровентиляции. В 1883 г в Чикаго было построено здание «Home Insurance Building» – 10-этажное сооружение высотой 55 м, которое принято считать первым высотным зданием в истории (рис. 1). Это было инновационное для своего времени сооружение, несущими конструкциями которого стал металлический каркас, а кирпичные стены только самонесущими. В 1902 г. было построено одно из первых жилых зданий, в конструкции которого применялся стальной каркас – «Flatiron Building» в Чикаго (рис. 2), высота которого составила 87 м (сооружение укладывается в определение высотного здания в соответствии с современными московскими градостроительными нормами). Впоследствии произошел постепенный переход от высоких офисных блоков к башням, повлекший за собой значительное увеличение высотности сооружений. 381-метровое здание «Empire State Building» на протяжении более 40 лет оставалось высочайшим в мире [51].

Высотное строительство в Европе начало развиваться со значительным отставанием от США – только в конце 1950-х – начале 1960-х гг. после того, как была произведена минимальная компенсация колоссальных утрат жилищного фонда, нанесенных Второй мировой войной. Вплоть до 1970-х гг. в Европе практиковалось одиночное строительство высотных зданий, таких как «Башня Веласка» в Милане, «Милбенк-тауэр» в Лондоне и др. К этому же времени относится первый опыт создания высотного делового центра в Милане в виде группы 20-30-этажных зданий. Впоследствии, в соответствии с концепцией интегрированного урбанизма, обеспечивающей максимальную занятость населения по месту жительства, сложился целостный европейский подход к высотной застройке в крупных городах. Принципиальные его особенности – сочетание административных или гостиничных зданий с жилыми домами средней этажности, отказ от высотного строительства в исторической зоне городов. Яркими примерами такого рода застройки являются районы Дефанс на западной окраине Парижа, реконструкция исторически промышленного Докленда в Лондоне [51].

Единственный пример однофункциональной высотной застройки в историческом районе европейского города – деловой центр во Франкфурте-на-Майне, исторически сложившемся общеевропейском финансовом центре, получившем значительные разрушения во время Второй мировой войны [51].

Начиная с 1970-х гг., в связи с развитием технологий сейсмоустойчивого проектирования, высотное строительство получило развитие в Японии, где это градостроительное направление особенно актуально в связи с критическим дефицитом свободного пространства. В 1990-х гг. в свете бурного экономического развития азиатских стран началось активное строительство небоскребов в ОАЭ, КНР, Сингапуре.

Историю становления высотного строительства на территории СССР и в РФ можно разделить на три этапа, связанных, в первую очередь, с особенностями государственной градостроительной политики в разные эпохи.

Первый этап связан с окончанием Второй мировой войны. Для быстрого восстановления разрушенных войной городов была разработана союзная концепция жилищного строительства, направленная на удешевление стройматериалов, унификацию и типизацию готовых элементов с одной стороны, и на разработку и освоение сложных и перспективных технологий с другой. И, если первое направление получило свое развитие при застройке типовых кварталов малой этажности, то второе дало толчок к развитию высотного строительства. В это же время была разработана идея развития монументального триумфального архитектурного стиля, также реализованная при строительстве первых высотных зданий.

В основу концепции строительства всех высотных зданий г. Москвы этого периода был положен так и не реализованный проект Дворца Советов. Идея постройки этого сооружения впервые была озвучена еще в 1922 г. на I съезде Советов, однако Всесоюзный открытый конкурс был проведен только в 1931 г. В течение двух последующих лет было рассмотрено более 180-ти проектов Дворца, и в 1933 г, один из них был принят в качестве рабочего. Проектирование сооружения было завершено лишь в 1939 г, тогда же началось его строительство. По проекту Дворец представлял собой грандиозное сооружение со скульптурой В.И. Ленина в шпилевой части, высота которого должна была составлять 420 м со статуей (рис.3). Строительство сооружение было прервано с началом войны. Из конструкций, приготовленных для монтажа здания, были изготовлены противотанковые ежи, а впоследствии стальные конструкции Дворца были демонтированы и использованы для сооружения железнодорожных мостов.

В 1947 г, в день 800-летнего юбилея столицы, в Москве состоялось заложение восьми высотных зданий, известных как «сталинские высотки», семь из которых было построено в период с 1949 по 1953 г. Это были уникальные на тот момент здания, при строительстве которых было использовано множество инновационных технологий. Эти сооружения одними из первых в СССР были возведены каркасным способом. При строительстве гостиницы на Комсомольской площади искусственное свайное основание впервые в истории было осуществлено вибронабивным способом. В процессе проходки котлована для здания на Дорогомиловской набережной, фундамент которого располагался на 10 м ниже уровня грунтовых вод, был применен новый на тот момент способ иглофильтрового водопонижения. При строительстве здания на площади у Красных ворот была осуществлена проходка глубокого котлована в плывунных грунтах с искусственным их замораживанием. Один из проектов, здание в Зарядье, не был реализован, несмотря на то, что было завершено строительство стилобатной части здания и каркаса сооружения на высоту, соответствующую десяти этажам. Впоследствии, на базе уже построенного стилобата была возведена гостиница «Россия».

Приход Н.С. Хрущева к власти после смерти И.В. Сталина знаменует собой начало второго этапа – упадка высотного строительства в СССР. В 1954 г на специальном Всесоюзном совещании строителей и архитекторов были поставлены новые градостроительные задачи: снижение стоимости строительства и резкое увеличение количественных показателей. Решение этих задач производилось путем индустриализации строительства и типизации проектирования. Строительство зданий повышенной высотности, разрабатываемых по индивидуальным проектам и требующее значительных вложений средств, в эту концепцию не укладывалось и на этом первый этап строительства высотных сооружений в г. Москве был завершен [44].

Таким образом, в этот период в г. Москве осуществлялась преимущественно малоэтажная типовая застройка и были реализованы лишь отдельные проекты, такие как Центральный дом туриста на Ленинском проекте и высотное административное здание «НИИ Дельта» на Щелковском шоссе, не превышающие по высоте 150 м.

С распадом СССР и началом активного роста и развития крупных мегаполисов начался третий, современный этап высотного строительства на территории РФ. В 1992 г. было начато строительство московского международного делового центра (ММДЦ) «Москва-Сити». Под застройку был выделен участок на Краснопресненской набережной площадью более 60 Га. Всего на территории ММДЦ планировалась постройка 13 высотных зданий и их комплексов высотностью от 130 до более чем 600 м. На сегодняшний день на территории делового центра полностью построены комплекс «Башня на набережной» (участок 10) и Северная башня (участок 19). В настоящий момент серьезные коррективы в строительные планы внес глобальный экономический кризис. Многие проекты были «заморожены», некоторые проекты были существенно изменены. Комплексная инженерно-геологическая характеристика территории ММДЦ «Москва-Сити» приведена в главе 4.

В 1999-м г Правительством Москвы была принята программа «Новое кольцо Москвы», в рамках которой до 2015 г. предполагалось осуществление застройки высотными зданиями и их комплексами 60-ти земельных участков в срединном и периферийном поясах г. Москвы [19], однако ее реализацию нельзя назвать успешной. В рамках указанной программы было построено три комплекса высотных зданий – «Эдельвейс» на Давыдовкой улице, «Вёл-Хаус на Ленинском» и бизнес-центр «Соколиная гора» на Семеновской площади. В настоящий момент еще три небоскреба находятся на завершающей стадии работ – жилой комплекс «Континенталь» на улице Маршала Жукова, жилой комплекс на Профсоюзной улице и бизнес-центр на Преображенской площади. Летом 2011 г столичные власти отказались от реализации программы в первоначальном виде, возможно, ее проект будет подвергнут пересмотру.

За рамками вышеуказанных программ, ведется также строительство высотных сооружений жилого предназначения. Крупнейшими среди построенных зданий и комплексов этой категории являются «Триумф-Палас» в Чапаевском переулке, квартал «Воробьевы Горы» на Мосфильмовской улице, жилой комплекс «Алые паруса» на Авиационной улице.

На рис. 4 приведена схема размещения высотных зданий и комплексов на территории г. Москвы, на которую вынесены существующие и строящиеся здания высотой более 100 м, а также сооружения, строительство которых приостановлено по различным причинам.

Среди прочих городов на территории России на современном этапе интенсивная застройка зданиями повышенной высотности производится в Екатеринбурге. На данный момент завершено строительство 48-этажной башни третьей очереди многофункционального комплекса «Антей», высота которой составляет 188 метров, являющейся высочайшим зданием на территории России за пределами г. Москвы. Ведется строительство местного делового центра «Екатеринбург-Сити», состоящего из четырех высотных зданий, готовится к строительству еще ряд высотных проектов.

В остальных крупных российских городах высотная застройка имеет точечный характер, а максимальная этажность строящихся или построенных зданий в основном не превышает 20-25 этажей. Имеется ряд проектов высотных зданий и комплексов, реализация которых остается под вопросом – это Краснодар, Иркутск, Красноярск, Новосибирск, Ставрополь, Челябинск.

Отдельного упоминания заслуживает проект небоскреба «Охта-центр» в Санкт-Петербурге, вызвавший масштабные общественные споры в связи с расположением участка проектируемого строительства в историческом районе города (рис. 5). Проектируемая высота здания составляет 403 м, в то время как высочайшее из уже построенных зданий имеет высоту 108 м. Долгое время вопрос реализации высотного проекта решался на общественных слушаниях, и в конечном итоге было принято решение о переносе участка строительства сооружения. В настоящее время осуществляется выбор нового места дислокации высотного проекта.

Необходимо отметить, что, несмотря на то, что в последние годы в Санкт-Петербурге разрабатывались десятки высотных проектов, ни один из них так и не был реализован. Причина этого кроется не только и не столько в стремлении сохранить исторический облик города. Город Санкт-Петербург характеризуется очень сложными для строительства высотных и заглубленных сооружений условиями – близким к поверхности залеганием уровня грунтовых вод, широким распространением в приповерхностной части геологического разреза сильносжимаемых, заторфованных, текучих отложений и строительство даже 25-этажных зданий сопряжено с массой трудностей, связанных с необходимостью предотвращения возникновением чрезмерных и неравномерных осадок [81].

Из высотных проектов, строительство которых в г. Санкт-Петербурге все-таки было начато, высочайшими по проектной отметке являются 140-метровая башня «Leader Tower» на пл. Конституции и 116-метровый комплекс «Князь Александр Невский», строительная площадка которого расположена рядом со станцией метро Рыбацкое.

1.2. Инженерно-геологические изыскания для высотного строительства на территории России. Современное состояние вопроса. Анализ существующей нормативно-правовой базы.

Проблематика проведения инженерно-геологических изысканий для высотного и заглубленного строительства последние годы регулярно поднимается в российских публикациях. В то же время, в период активной поддержки Правительством отрасли высотного строительства, в г. Москве велась активная нормотворческая деятельность, направленная на разработку документов, затрагивающих вопросы проектирования и строительства высотных зданий, в том числе, и вопросы проведения инженерно-геологических изысканий. Статус этих документов на сегодняшний день достаточно неопределенен. В соответствии с Федеральным законом «О техническом регулировании» от 27.12.2002 г. № 184-ФЗ, в настоящий момент осуществляется процесс перехода от использования нормативных документов в строительной области к применению технических регламентов. Градостроительный процесс регулируется техническим регламентом «О безопасности зданий и сооружений» (ФЗ №384 от 31.12.2009).

Система нормативных документов в строительстве, предшествующая появлению Федерального закона «О техническом регулировании» (184-ФЗ) от 27.12.2002, описанная в СНиП 10-01-94 и введенная в действие с 01.01.1995 включала в себя следующие виды документов:

1. федеральные нормативные документы:

• строительные нормы и правила (СниПы)

• государственные стандарты в области строительства (ГОСТ)

• своды правил по проектированию и строительству (СП)

• руководящие документы системы (РДС)

2. нормативные документы субъектов Российской федерации – территориальные строительные нормативы (ТСН)

3. производственно-отраслевые нормативные документы – стандарты предприятий строительного комплекса и стандарты общественных объединений – СТП и СТО

Строительные нормы и правила (СниПы) содержали организационно-методические и технические требования по инженерным изысканиям для строительства «общие для всей территории Российской Федерации или ряда её регионов с определенными климатическими, геологическими и другими природными условиями». В государственных стандартах устанавливались требования к документации, правила проведения испытаний и измерений. В сводах правил приводились рекомендуемые в качестве официально признанных и оправдавших себя на практике положения, относящиеся к организации, технологии и правилам производства работ по инженерным изысканиям, методы расчета и проектирования.

30.12.2009 был принят Федеральный закон «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» № 384-ФЗ. В соответствии с частью 1 статьи 6 данного документа «Правительство Российской Федерации утверждает перечень национальных стандартов и сводов правил, в результате применения которых на обязательной основе обеспечивается соблюдение требований настоящего Федерального закона». Такой список был утвержден распоряжением Правительства РФ от 21.07.2010 г. №1047-р и включает в себя 91 документ, из которых к области инженерных изысканий напрямую относятся 2 (ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» и СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства»). Еще несколько документов из списка, относящиеся к категории СНиП, затрагивают косвенно связанные с процессом проведения изысканий вопросы проектирования фундаментных оснований разного типа или в различных условиях, инженерной защиты территории. СНиП 2.07.01-89* «Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений» затрагивает вопросы градостроительного проектирования.

Ни один документ, относящийся к категории сводов правил, в список включен не был, также как и большинство ГОСТов (в том числе все стандарты проведения полевых и лабораторных испытаний), которые были впоследствии включены в «Перечень документов в области стандартизации, в результате которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований Федерального закона от 30.12.2009 № 384-ФЗ», утвержденный Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии.

Таким образом, в результате проведенной реформы строительной отрасли в списках обязательного применения остались документы общего характера, как правило, регламентирующие наиболее тривиальные требования.

Федеральным законом от 18.12.2006 N 232-ФЗ введено понятие «Особо опасные, технически сложные и уникальные объекты», к которым в числе прочих относятся сооружения высотой более 100 м и с заглублением подземной части более 10 м. С 12.04.2011 введено в действие постановление Правительства РФ от 24.03.2011 N 207 "О минимально необходимых требованиях к выдаче саморегулируемыми организациями свидетельств о допуске к работам на особо опасных и технически сложных объектах капитального строительства, оказывающим влияние на безопасность указанных объектов", все требования которого сводятся к наличию в штате компании, выполняющей инженерные изыскания установленного количества сотрудников с определенным стажем работ в области инженерных изысканий. Таким образом, формально требования к самой процедуре проведения изысканий для строительства высотных зданий в актуальных нормативно-правовых документах на сегодняшний день не устанавливаются.

Несмотря на то, что на сегодняшний день СП и территориальные нормативы утратили свой действующий статус, рассматривать их как формальные документы преждевременно. Реформа строительной отрасли, связанная с переходом к системе технического регулирования была осуществлена в достаточно сжатые сроки и вызывает много вопросов. Очевидно, что требований документов, включенных в список обязательного применения явно недостаточно, и при выполнении работ, связанных с проведением инженерно-геологических изысканий для строительства сложных объектов в большинстве случаев будет осуществляться обращение к действовавшим ранее сводам правил и территориальным московским нормативным документам. Практика показывает, что эти же документы до сих пор используются при осуществлении государственной экспертизы инженерно-геологических изысканий.

К документам, регламентирующим область проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства можно отнести в первую очередь «Инструкцию по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве» (далее – «Инструкция»), МГСН 2.07-01 «Основания, фундаменты и подземные сооружения», временный проект МГСН 4.19-05 «Многофункциональные высотные здания и комплексы».

«Инструкция» содержит в своем составе раздел 4.6 «Особенности инженерно-геологических изысканий для высотного строительства», непосредственно относящийся к теме исследования и разделы 4.2 «Особенности инженерно-геологических изысканий в условиях существующей городской застройки», 4.4 «Особенности изысканий для свайных фундаментов» и 4.5 «Особенности инженерно-геологических изысканий для подземных и заглубленных сооружений», имеющие к ней косвенное отношение. МГСН 4.19-05 – более общий документ, рассматривающий все аспекты процесса проектирования высотного здания. Раздел, касающийся требований к инженерно-геологическим изысканиям и проектированию оснований, фундаментов и подземных частей сооружений во многом перекликается с «Инструкцией», хотя и дополняет ее в некоторых аспектах. Рассмотрим и проанализируем основные требования этих нормативных документов.

В соответствии с п. 6.9 МГСН 4.19-05 все проектируемые высотные здания относятся к третьей геотехнической категории независимо от параметров сооружения и инженерно-геологических условий.

Пункт 4.6.1 «Инструкции» регламентирует выполнение инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий на предпроектной стадии с целью проведения общей оценки геологических условий территории, осуществления предварительного выбора типа фундамента сооружения, выявления специфических грунтов и опасных геологических и инженерно-геологических процессов, при наличии которых строительство высотных зданий на данном участке допускается лишь после специального обоснования. Выбор типа фундамента высотного здания производится в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83*, СНиП 2.02.03-85, МГСН 2.07-01 и «Инструкции по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений в г. Москве». При предварительном выборе типа фундамента п. 7.3 МГСН 2.07-01 накладывает ограничение на использование плитного фундамента, размещенного в дисперсных грунтах. В зависимости от физических свойств грунтов среднее давление по подошве плиты не должно превышать 100-600 кПа.

Пункт 4.6.3 «Инструкции» жестко регламентирует при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства высотных объектов осуществлять бурение инженерно-геологических скважин с шагом, не превышающим 20 м, независимо от сложности грунтовых условий. На практике, при проведении работ в пределах территорий с существующей застройкой, данное требование практически невыполнимо в связи с наличием существующих построек, подземных коммуникаций, тоннелей, в особенности линий метрополитена и прочими административными ограничениями.

Глубина бурения зависит от предполагаемого типа фундамента. При использовании комбинированных плитно-свайных фундаментов, глубина выработок должна превышать глубину заглубления свай не менее чем на ширину плиты, но на величину, не меньшую на 15 м (Инструкция, п. 4.4.13). Для плитных фундаментов при нагрузках на плиту 400-600 кПа показатель заглубления скважин зависит от отметки заложения фундамента и изменяется в зависимости от ширины плиты и ее формы в пределах 0,9B-1,8B, где B – ширина фундаментной плиты («Инструкция», п. 4.6.4). При строительстве заглубленных сооружений с применением ограждающих конструкций изучение инженерно-геологических условий площадки производится на глубину не менее 1,5 Hс + 5 м, где Hс – глубина заложения подошвы ограждающей конструкции. На указанную глубину должно быть пробурено не менее 30% (Инструкция, п. 4.5.3). Для оценки карстово-суффозионных процессов не менее двух скважин на площадке строительства должны вскрыть невыветрелые разности каменноугольных отложений (Инструкция, п 4.6.4). Это требование можно признать достаточно парадоксальным, учитывая, что на водораздельных территориях г. Москвы глубина залегания кровли каменноугольных отложений может превышать 150 м (см. главу 2).

Методы зондирования грунтов. П. 4.6.5 Инструкции регламентирует при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий проведение не менее 10-ти испытаний грунтов методом статического или динамического зондирования для уточнения инженерно-геологического строения площадки между скважинами и оценки несущей способности свай. При этом предпочтительными методами являются статическое или комбинированное зондирование (пенетрационный каротаж, позволяющий наряду с сопротивлением грунта задавливанию определять его плотность и влажность). Глубина исследования массива грунтов этими методами в нормативных документах не регламентируется.

Тематике проведения натурных испытаний массива грунта пенетрационными методами в процессе проведения инженерно-геологических изысканий для строительства ответственных сооружений посвящено множество публикаций таких авторов как Р.С. Зиангиров, В.И. Каширский [32], С.В. Козловский [34] Г.Г. Болдырев [1]. Метод статического зондирования зарекомендовал себя как важную составляющую полевых исследований при проведении инженерно-геологических изысканий. Метод позволяет получить как деформационные, так и прочностные характеристики грунтов в массиве, а также выполнить детализированное расчленение геологического разреза. Кроме того, на основании результатов опытов выполняется определение несущей способности свай (приложение В1 ГОСТ 20276-99 [7], ГОСТ 5686-94[8]). Некоторые конструкции зондов позволяют одновременно с получением стандартных показателей (лобового сопротивления грунта задавливанию конуса qs и трения по боковой поверхности fs) получить значение порового давления, а некоторые позволяют совместить пенетрационное испытание с различными видами геофизического каротажа.

В отечественной практике в большинстве случаев испытания проводятся с использованием зондов российского производства – буровые установки, на которых базируются такие приборы по массе классифицируются как «средние». Большинство из этих приборов измеряет только сопротивление грунта задавливанию по боковой и лобовой поверхностям зонда и позволяет получить достоверные результаты при относительно небольшой (до 20 м) глубине зондирования. Однако при больших заглублениях существенно возрастает погрешность измерений. Кроме того, эти приборы имеют ограничение по применимости – максимальное значение регистрируемого сопротивления грунта под конусом зонда qs, как правило, не превышает 35-38 МПа, а трение по боковой поверхности fs составляет не более 350 кПа [34]. Так, например, в плотных песках проведение испытания с применением такого оборудования практически невозможно. При выполнении инженерно-геологических изысканий для строительства высотных объектов в областях распространения с поверхности дисперсных грунтов значительной мощности возникает потребность в проведении испытаний на существенно большую глубину. Зонды и задавливающие устройства конструкции фирм «Fugro», «Geomil», «Van den Berg», «Franki» и многих других на базе тяжелой гусенично-колесной техники позволяют проводить испытания на глубину, превышающую 30, 50 и даже 100 м [32]. В то же время, при проведении работ в пределах территорий с близким к поверхности залеганием скальных отложений, как, например, в пределах большей части территории ММДЦ «Москва-Сити», применение метода статического зондирования вряд ли обоснованно.

На большей части территории г. Москвы суммарная мощность дисперсных отложений превышает 50 м, а следовательно, при проведении инженерно-геологических изысканий под высотные объекты, применение стандартных установок на базе техники среднего веса оправдано только на участках, расположенных в пределах долинного комплекса – в этом случае результаты опыта используются скорее для расчетов ограждающих конструкций, а не несущей способности свай.

Геофизические исследования. В соответствии с пунктом 6.10 МГСН 4.19-05, в программе изысканий должно быть предусмотрено выполнение геофизических исследований для определения глубины залегания известняков, их трещиноватости, закарстованности, наличия и глубины прослоев слабых грунтов и глинистых водоупоров на всех стадиях изысканий. Геофизическим исследованиям посвящен раздел 4.7 Инструкции, в котором перечислены основные их методы и задачи. Применение таких методов в пределах городской территории, характеризующейся крайне высоким фоном геофизических полей весьма ограниченно. Для целей высотного строительства наиболее применимы сейсмические методы, направленные в первую очередь на оценку степени сохранности каменноугольных отложений, основанные на измерении скорости прохождения продольных, поперечных и поверхностных сейсмических волн через массив горных пород. В зависимости от глубины заложения фундамента проектируемого сооружения и залегания потенциально выветрелых или закарстованных полускальных пород, могут применяться поверхностные или скважинные сейсмические исследования. Проведение поверхностных сейсмических исследований менее экономически затратно, однако их применение направлено в первую очередь на выявление разрушенных зон в приповерхностных толщах карбонатных пород. Кроме того, существенную погрешность в результаты исследований может вносить наличие с поверхности мощной толщи техногенных отложений, характеризующихся высокой степенью неоднородности.

Пункт 4.6.8 Инструкции регламентирует при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий предусматривать в программе работ полевые испытания штампом в количестве не менее трех или прессиометром в количестве не менее шести на каждый выделенный инженерно-геологический элемент. В соответствии с п. 4 приложения «В» Инструкции значения модуля деформации E, полученного по результатам прессиометрических испытаний, должны быть скорректированы по результатам испытаний того же грунта штампами. Актуальное состояние вопроса исследования грунтов этими методами рассматриваются в работах Г.Г. Болдырева [1], В.И. Каширского [23] и других исследований. Пункты 4.6.4 и 6.4 МГСН 4.19-05 Инструкции регламентируют проведение дополнительных инженерно-геологических изысканий со дна котлована. В соответствии с п. 6.5 МГСН 4.19-05, при применении свайных и комбинированных свайно-плитных фундаментов следует выполнять испытания свай статическими нагрузками в объеме не менее трех свай на объект. 

Испытания статическими нагрузками проводятся с целью определения деформационных свойств дисперсных и крупнообломочных грунтов. Этот вид натурных опытов считается наиболее достоверным, однако и здесь есть ряд допущений и ограничений. В подавляющем большинстве случаев для проведения испытаний применяется винтовой штамп площадью 600 см2. Реже используются круглые штампы площадью 5000 см2 и еще реже – площадью 10000 см2 [1].

Испытания плоским штампов выполняются со дна котлована или в дудках и шурфах на глубине не более 5 м. Испытания винтовым штампом проводятся в скважинах и теоретически позволяют получить результаты на глубинах до 30 м. Однако при заглублении свыше 6-10 м необходимо осуществлять учет изгиба штанг при измерении осадки, что может быть осуществлено путем установки на них датчиков-прогибомеров [1], но на практике осуществляется редко.

При проведении штамповых исследований рекомендуется выполнять испытание в 2 петли – с доведением нагрузки до значения бытового давления, последующей разгрузкой и доведением до расчетного давления на основание сооружения [23].

Особенности исследований для строительства высотных сооружений предполагают с одной стороны большое заглубление котлованов (а штамповые исследования целесообразно выполнять непосредственно на глубине залегания фундаментной плиты) и с другой – высокие нагрузки на основание. Эти факторы существенно ограничивают применение штамповых испытаний.

Следовательно, испытания статическими нагрузками штампами при проектировании высотных сооружений целесообразно выполнять, прежде всего, для уточнения и проверки полученных результатов на стадии строительства зданий со дна строительных котлованов. При этом наиболее приближенные к реальности значения получаются при использовании плоских штампов больших размеров – площадью 5000 см2 и более.

К достоинствам метода прессиометрического определения деформационных свойств грунтов в скважинах относятся возможность оценки их изменчивости в массиве по глубине, проведение исследований на больших глубинах (50 м и более), небольшая продолжительность опытов. Основной и очень существенный недостаток – необходимость определения коэффициента анизотропии, обусловлен тем что нагружение и измерение сопротивления грунта сжатию осуществляется в горизонтальном направлении и для некоторых видов грунтов, например для каменноугольных карбонатных глин с прослоями карбонатных пород, разница по сравнению со способностью воспринимать вертикальную нагрузку может быть весьма существенна. В то же время, глинистые породы юрского возраста характеризуются достаточно высокой степенью однородности свойств в различных направлениях. Достоверного механизма расчета коэффициента анизотропии на сегодняшний день не существует, специалистами в этой области используются некие эмпирические значения, но в нормативно-методической документации они отсутствуют. В СП 50-101-2004 [74] содержится требование для сооружений I уровня ответственности производить уточнение данных прессиометрических опытов на основе их сопоставления с результатами параллельно проводимых испытаний того же грунта штампами, что, при проведении испытаний на большой глубине, на практике невозможно, по крайней мере, вплоть до этапа проходки котлована.

Однако для получения оценочных значений метод прессиометрии может быть незаменим. Современные прессиометры позволяют производить испытания как в толщах дисперсных глинистых грунтов, так и в скальных породах. В случае наличия в разрезе карбонатных отложений выветрелых, трещиноватых и закарстованных зон, из которых затруднен отбор проб грунтов ненарушенной структуры, прессиометрические испытания могут стать основным источником сведений о деформационных характеристиках пород.

Опытные геотехнические работы. В соответствии с п. 4.6.11 Инструкции, при необходимости на площадке строительства высотного здания должны выполняться опытные геотехнические работы, состав и объем которых должен определяться специальной программой, разрабатываемой в процессе проектирования по результатам инженерно-геологических изысканий в зависимости от принятого типа фундамента. Эти работы включают в себя измерение напряжений и деформаций в массивах грунтов и опытные полевые работы по водопонижению, закреплению и заморозке грунтов, устройству буровых свай и другие виды опытных работ (п. 4.5.14 Инструкции).

Лабораторные работы. Лабораторные исследования должны моделировать работу грунта в основании здания в условиях изменяющегося напряженно-деформируемого состояния (НДС). В частности, испытания грунта в компрессионных приборах и приборах трехосного сжатия необходимо проводить с учетом НДС грунтового массива в диапазоне действующих в основании здания напряжений и предусматривать реконсолидацию образца грунта и учет истории нагружения объема грунта в натуре.

До сих пор наиболее распространенным лабораторным методом определения деформационных характеристик дисперсных грунтов являются компрессионные испытания. Это объясняется легкостью проведения таких опытов и небольшой их стоимостью, однако метод имеет множество серьезных ограничений. При проектировании сооружений применяется не компрессионный модуль деформации Ek, полученный непосредственно в процессе проведения испытания, а общий, имеющий значение в несколько раз выше. Для перехода от одного коэффициента к другому обычно используются корреляционные коэффициенты mk, приведенные в таблице 3.1 СП 50-101-2004 [74]. В этом же документе говорится о том, что использование данного коэффициента возможно только для сооружений III уровня ответственности, в то время как для зданий I и II уровня, должна быть установлена корреляционная зависимость по результатам параллельно выполненных штамповых испытаний. Это условие выполняется крайне редко, а при отборе проб с глубины более 30 м соблюдение его практически невозможно, так же как и в случае с сопоставлением результатов штамповых испытаний и прессиометрических опытов. Между тем, как показывают сравнительные исследования [23, 56], значения E, полученные по результатам испытаний статическими нагрузками и путем применения табличных коэффициентов к компрессионным модулям расходятся весьма существенно, причем при больших нагрузках это различие возрастает.

Существенно большую сходимость с результатами штамповых опытов показывают деформационные характеристики, полученные при проведении испытаний грунтов на прочность методом трехосного сжатия [56]. Эти испытания зарекомендовали себя как основной метод получения деформационных и прочностных характеристик отложений, залегающих ниже фундаментной плиты. Метод наиболее широко применяется для испытания глинистых грунтов, однако с его использованием возможно получение свойств песчаных отложений и полускальных пород.

Оценка возможности образования оползней. В случае размещения проектируемого высотного сооружения на склоне или вблизи его бровки, п. 4.6.9 Инструкции регламентирует бурение скважин как на самом склоне, так и в на прилегающих территориях с заглублением части из них ниже зоны возможного активного развития оползня в несмещаемые породы не менее чем на 3-5 м и проведение специальных исследований, направленных на изучение факторов, имеющих определяющее значение в оползневом процессе. Оползни относятся к опасным геологическим процессам и, как говорилось выше, в случае выявления вероятности их образования, строительство высотного здания на данной площадке возможно только при наличии специального обоснования.

Строительство в условиях существующей застройки. При проектировании высотного здания вблизи имеющейся застройки, пункт 4.6.10 Инструкции устанавливает необходимость проведения обследования оснований фундаментов зданий и сооружений, попадающих в зону влияния строительства. Размер зоны влияния сооружения, в соответствии с п. 4.2.4 Инструкции, зависит от ряда факторов и может быть ориентировочно определен, в зависимости от типа ограждающих конструкций котлована в интервале 2Hк-5Hк, где 2Hк – глубина котлована. При проведении полевых работ часть выработок должна быть расположена в непосредственной близости от существующих зданий, попадающих в зону влияния проектируемого сооружения. Пункт 6.7 МГСН 4.19-05 регламентирует осуществление прогноза изменений напряженно-деформированного состояния грунтового массива и режима подземных вод при проведении инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий

Независимо от условия нахождения в зоне влияния проектируемого сооружения существующей застройки, прогноз изменения гидрогеологических условий должен быть выполнен в случае если подземная часть здания частично или полностью перекрывает отдельные горизонты подземных вод, а также изменяет условия и пути их фильтрации (Инструкция, п. 4.5.10). В соответствии с п. 6.16 МГСН 4.19-05 необходимо выполнение геотехнических расчетов с учетом взаимодействия конструкций высотного здания и основания, геометрической и физической нелинейности, неоднородности, анизотропности, пластических и реологических свойств грунтов оснований и материалов конструкций, развития областей пластических деформаций в основании, а также последовательности и технологии возведения здания в случае если на предварительных этапах проектирования выявлено, что условия работы основания близки к предельным.

Тематике применения нелинейных схем расчета изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива и прогнозного гидрогеологического моделирования при строительстве заглубленных сооружений посвящено немало публикаций, в том числе за авторством З.Г. Тер-Мартиросяна [76,77], А.П. Николаева [59, 60], В.М. Улицкого, А.Г. и К.Г. Шашкиных [80-84], Ю.К. Зарецкого, М.И. Карабаева [17].

Мониторинг геологической среды. Пункт 4.6.12 Инструкции устанавливает обязательное проведение мониторинга отдельных компонентов геологической среды, и, в первую очередь, опасных геологических и инженерно-геологических процессов и динамики подземных вод. В состав отчета об инженерно-геологических изысканиях для строительства высотных зданий должен входить раздел, содержащий прогноз развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов во времени и пространстве. Инженерно-геологическому мониторингу посвящен раздел 4.9 Инструкции. В соответствии с п. 4.9.7, к видам работ, выполняемых для проведения инженерно-геологического мониторинга опасных процессов, относятся бурение скважин, полевые и лабораторные исследования грунтов, геофизические исследования, для мониторинга режима подземных вод – устройство системы наблюдательных скважин.

Оценка геологического риска. В соответствии с пп. 4.6.1 и 4.6.12 Инструкции, в районах проявления опасных геологических и инженерно-геологических процессов и в сложных инженерно-геологических условиях необходимо выполнять оценку геологических рисков для определения возможности строительства высотного здания и выбора его фундамента. Оценка геологического риска должна быть выполнена в соответствии с «Рекомендациями по оценке геологического риска на территории г. Москвы».

Сейсмическое микрорайонирование. В соответствии с п. 5.6 МГСН 4.19-05, для зданий высотой более 100 м необходимо производить расчет на сейсмические воздействия в случае если они возводятся на площадках сейсмичностью 5 и 6 баллов (п. 5.2.6 приложения 5.2 МГСН 4.19-05).  Определение сейсмичности следует производить на основании сейсмического микрорайонирования, выполняемого специализированными организациями. В то же время, при отсутствии данных микрорайонирования допускается принимать сейсмичность площадки по аналогии с табл. 1* СНиП II-7-81*: для грунтов второй категории 5 баллов, для грунтов третьей категории – 6 баллов.

Экспертиза результатов инженерно-геологических изысканий. В соответствии с п. 6.11 на всех этапах, начиная с предварительной оценки площадки строительства высотного здания необходимо осуществлять геотехническую экспертизу разрабатываемой документации. Эта процедура регламентируется п. 2.4.13 «Правил подготовки и производства земляных работ, обустройства и содержания строительных площадок в г. Москве». В МДС 50-1.2007 «Проектирование и устройство, оснований фундаментов и подземных частей многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов» указывается на необходимость проведения «анализа материалов инженерно-геологических изысканий на площадке предполагаемого строительства с осуществлением экспертно-геотехнической оценки и выбором типа фундаментов при участии Экспертно-консультативной комиссии по основаниям фундаментам и подземным сооружениям при Правительстве Москвы, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, Мосгоргеотреста, а также институтов РАН соответствующего профиля» в случае расположения участка строительства в районах проявления опасных геологических процессов и в районах со сложными геологическими условиями (пп. 1.3, 2.4). Сложность инженерно-геологических условий территории при этом оценивается в соответствии с приложением «Б» к СП 11-105-97 по совокупности геологических и гидрогеологических факторов. Следует заметить, что оценка категории сложности инженерно-геологических условий производится с учетом параметров проектируемого сооружения и оценки зоны его влияния по принципу наихудшего показателя. В связи с тем, что высотные здания характеризуются значительной величиной сферы взаимодействия с геологической средой, практически во всех случаях инженерно-геологические условия участков их строительства будут отнесены к III (сложной) категории.

Возвращаясь к особенностям, связанным с переходом к системе технического регулирования, необходимо отметить введение такого понятия как «инженерно-геотехнические изыскания». Этот термин был утвержден в рамках постановления Правительства РФ от 19.01.2006 г. № 20, и в настоящий момент при вступлении в саморегулируемые организации в области инженерных изысканий осуществляется выдача свидетельств о допуске на проведение такого рода работ. При этом развернутого определения этого термина до сих пор не существует. А.Д. Потапов и П.И. Кашперюк [67] считают, что геотехнику следует рассматривать как важный самостоятельный раздел инженерной геологии, предметом изучения которого являются свойства грунтов, подвергающихся воздействию технологий строительства и строительных конструкций, прогноз изменения этих свойств и оценку возможного развития негативных геологических процессов в грунтовых толщах при строительстве и эксплуатации конкретных зданий, сооружений и инженерных коммуникаций. Основной задачей геотехнических исследований авторы называют получение параметров геологической среды, необходимых для построения модели основания сооружения. В.М. Улицкий, А.Г. Шашкин и К.Г. Шашкин [80] рассматривают понятие «геотехника» более широко определяя его как «дисциплину, направленную на синтез, обобщение суммы знаний о грунтах, возводимых на них сооружениях, методах ведения строительных работ и всех сопутствующих факторах». Так или иначе, при любой трактовке, конечной целью геотехнических исследований при проведении изысканий для строительства является построение модели взаимодействия здания с геологической средой, что актуально в первую очередь для высотных и заглубленных сооружений.

Таким образом, в московских территориальных строительных нормативных документах учет особенностей инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий сводится в основном к ужесточению отдельных требований по сравнению с исследованиями, проводящимися под малоэтажную застройку. Это ужесточение представляется логичным, но недостаточным шагом для раскрытия специфики высотного строительства. Процесс проектирования фундаментных оснований высотных зданий требует применения принципиально новых подходов к самой процедуре проведения инженерно-геологических изысканий. В многочисленных публикациях отечественных ученых подчеркивается важность проведения инженерно-геологических изысканий и исследований для высотного строительства и рассматриваются различные аспекты таких работ. Однако практика проведения инженерно-геологических изысканий под высотные объекты свидетельствует о том, что внедрение в производство этих научных разработок часто имеет отрывочный характер. Вместо полноценного комплекса работ, направленного на разработку проекта фундаментного основания, обеспечивающего минимизацию геологических рисков при одновременном сокращении экономических и временных затрат, отмечается тенденция к безоговорочному выполнению не всегда согласующихся между собой требований нормативных документов. Процедура проведения инженерно-геологических изысканий оказывается оторвана от процесса проектирования подземных конструкций высотных зданий. В результате в проект закладываются заведомо недостоверные данные, к которым применяются завышенные коэффициенты запаса, призванные исключить строительные риски. Это приводит к существенному удорожанию проекта и увеличению сроков строительства.

Еще одна тема, косвенным образом связанная с инженерно-геологическими исследованиями для строительства высотных объектов на урбанизированных территориях – проблема применения геоинформационных систем и технологий компьютерного трехмерного моделирования для обоснования градостроительной деятельности. Эти вопросы поднимаются в публикациях С.В. Козловского, В.Н. Экзарьяна [36], И.А. Гарагаша [114] и других авторов. Многими исследователями подчеркивается необходимость использования огромных массивов фондовой информации, накопленной в результате многолетней истории проведения инженерно-геологических изысканий на городских территориях, для чего необходима их систематизация и обобщение, переведение цифровой в вид.

1.3. Мировой опыт проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства. Примеры из практики

Как говорилось в разделе 1.1, вплоть до середины XX такие города, как Чикаго, Нью-Йорк и Филадельфия были законодателями и монополистами в области высотного строительства. В рамках истории американского высотного строительства был накоплен колоссальный опыт, однако с точки зрения проведения инженерно-геологических изысканий в московских условиях он, к сожалению, малоприменим в связи с различиями инженерно-геологических и гидрогеологических условий территорий. Основанием для высотных сооружений в этих городах служат надежные скальные породы кристаллического фундамента, физико-механические свойства которых позволяют возводить сооружения, оказывающие значительные нагрузки на грунтовую толщу, не опасаясь чрезмерных или неравномерных осадок, а в качестве основного природного агента, ограничивающего высотность, выступают ветровые нагрузки.

Более показателен опыт проведения инженерно-геологических изысканий для строительства небоскребов в азиатских странах. Дубайская башня, после смены инвестора переименованная в «Башню Халифа» представляет собой 163-этажное 828-метровое высотное здание с 4-6-этажной стилобатной частью вокруг него, отведенной под гаражи (рис. 6). На сегодняшний день сооружение является высочайшим в мире сооружением. Основанием башни служит 3,7 метровая плита на буронабивных сваях 1,5-метрового диаметра, устроенных на 50 м ниже основания фундаментной плиты. Разработкой проекта башни и инженерно-геологическим его сопровождением занимались крупнейшие организации из Великобритании, США и Австралии.

Геологическое строение района работ характеризуется преимущественным распространением в приповерхностной части отложений голоценового и позднеплейстоценового возраста, в том числе эоловых песков, эвапоритовых отложений и песков морского генезиса.

Дубай расположен в западной части стабильной в тектоническом отношении Арабской плиты и отделен от нестабильной территории Иранского нагорья с севера Персидским Заливом. В связи с этим, участок строительства рассматривался как расположенный в сейсмически активном районе.

Полевые работы проводились в 2003 г. в несколько этапов и включали в себя бурение скважин, проведение испытаний динамическим зондированием, прессиометрических опытов, установку скважинных пьезометров, геофизические исследования, лабораторные испытания. В общей сложности было пробурено 50 скважин глубиной от 60 до 140 м, проведено 47 испытаний методом динамического зондирования, 60 прессиометрических опытов. Геофизические исследования заключались в проведении наземных сейсморазведочных работ, вертикального сейсмического профилирования и межскважинной сейсмической томографии. Бурение в приповерхностной части осуществлялось ударно-канатным методом с переходом на глубине 30 м на колонковый. Испытания методом динамического зондирования производились на различных глубинах, в основном в дисперсных грунтах, залегающих на поверхности, слабых породах и включениях дисперсных пород в выделенных в слоях скальных пород. Прессиометрические испытания производились в пяти скважинах в интервале глубин от 4 до 60 м от земной поверхности непосредственно под основанием башни.

Программа лабораторных исследований включала в себя как стандартные испытания физических, физико-механических и химических свойств пород, так и дополнительные исследования, в том числе определение прочности методом трехосного сжатия, недренированные циклические испытания на трехосное сжатие, простой срез, срез с постоянной нормальной жесткостью.

Геологические условия территории строительства характеризуются субгоризонтальным залеганием слоев горных пород, которые объединены в комплексы и состав которых значительно изменяются в зависимости от условий осадконакопления. Иловатые пески морского генезиса, от средней рыхлости до рыхлых, переходят в песчаники пониженной прочности и малопрочные с прослоями слабо сцементированных песков, гипсовых тонкозернистых песчаников и мало- и среднепрочных конгломератов и шламовых известняков.

Подземные воды на участке строительства залегают достаточно близко от поверхности и, по результатам исследований, уровень грунтовых вод был зафиксирован в среднем на глубине заложения фундамента (2,5 м от поверхности земли) [93]. Результаты химического состава грунтовых вод показали крайне высокую их минерализацию – концентрация хлоридов и сульфатов в них превышала содержание этих солей в морской воде (4,5% и 0,6% соответственно), что обуславливало очень высокую коррозионную активность по отношению к плитно-свайному фундаменту. В связи с этим был разработан комплекс антикоррозионных мероприятий, таких как изоляция бетонных конструкций с помощью водонепроницаемого материала, добавление в бетонную смесь препятствующих коррозии реагентов, применение электрохимических способов защиты.

Реакция на нелинейные нагрузки была вычислена для каждого слоя по результатам динамического зондирования, прессиометрии, геофизических исследований, и стандартных и специальных лабораторных испытаний.

Оценка потенциала уменьшения прочности грунтов под воздействием динамических нагрузок осуществлялась по результатам специальных циклических трехосных испытаний с использованием компьютерных программ для моделирования изменения свойств грунтов в результате землетрясений. Результаты исследований показали, что имеет место потенциал уменьшения прочности грунтов, но в сфере взаимодействия здания с грунтовым основанием это явление проявляется слабо [93].

С целью прогноза взаимодействия основания башни с геологической средой было выполнено компьютерное геомеханическое конечноэлементное моделирование. При этом параллельно было использовано несколько альтернативных программных продуктов для корректировки результатов исследования. Моделирование показало, что максимальное прогнозное значение осадки под фундаментом здания в долгосрочной перспективе может составить 80 мм, причем эта величина плавно уменьшается от центра к краям участка (рис. 7), что удовлетворяло требованиям проектирующей организации. На момент постройки 135-го этажа здания средняя величина осадки под фундаментной плитой по данным инструментального геотехнического мониторинга составляла 30 мм [89].

Таким образом, несмотря на то, что Дубайская башня является высочайшим в мире сооружением, её строительство ведется в сравнительно несложных геологических условиях. К факторам, облегчающим процесс инженерно-геологических изысканий и проектирование основания сооружения можно отнести неглубокое заложение фундаментной плиты, что позволило избежать таких типичных для практики московского высотного строительства сложностей, как наличие значительных водопритоков в котлован или выпор глинистых грунтов основания под воздействием нижележащих напорных водоносных горизонтов. В то же время, интересен опыт устройства фундамента высотного здания в условиях активного развития процесса подтопления территории. К специфическим аспектам инженерно-геологических изысканий можно отнести их многостадийность, комплексность геофизических исследований, проведение специальных лабораторных испытаний. В целом, вся программа инженерно-геологических изысканий была ориентирована, прежде всего, на всеобъемлющее получение информации для проведения компьютерного геомеханического моделирования.

Петронас – комплекс небоскребов, состоящий из двух башен, расположенный в столице Малайзии Куала-Лумпуре (рис. 8). Строительство башен велось с 1992-го по 1996-й гг.

Геологические условия участка строительства характеризуются залеганием в приповерхностной зоне под чехлом аллювиальных отложений пород пермско-каменноугольного возраста, относящихся к кенни-хиллской свите, представленных сильновыветрелыми песчаниками и аргиллитами. Их подстилают закарстованные известняки, силурского возраста, относящиеся к куала-лумпурской свите. Непосредственно в месте расположения высотного строения силурские отложения размыты, причем глубина размыва варьируется от 50 до более чем 200 м (рис. 9).

Несмотря на крайне сложные инженерно-геологические условия, по итогам изысканий, с учетом результатов геомеханического моделирования был разработан проект фундамента сооружения, полностью удовлетворяющий требованиям технического задания, включающий комплекс мер по закреплению грунтов в основании проектируемого здания. Фундамент здания представляет собой плиту, устроенную на барреттах прямоугольной формы, длина которых варьируется в интервале 30-60 м. По данным инструментального мониторинга, на сегодняшний день максимальная осадка здания составила 12 мм [88].

Как уже упоминалось, среди европейских стран флагманом высотного строительства является немецкий город Франкфурт-на-Майне – деловая столица Европы. Тематике проектирования и инженерно-геологического сопровождения строительства небоскребов в деловом центре Франкфурта посвящено немало публикаций, по большей части авторства Рольфа Катценбаха – доктора наук, профессора, директора НИИ геотехники и Технического университета города Дармштадт, под руководством которого осуществлялось техническое сопровождение всех высотных проектов Германии.

Геологическое строение города Франкфурт-на-Майне характеризуется моноклинальным залеганием горных пород в западно-северо-западном направлении (рис. 10). До глубины 100 м это залегающие под покровом техногенных и четвертичных отложений, представленных песком и гравийно-галечниковым материалом, третичные породы – толща франкфуртской глины с прослоями известняка, и подстилающий ее франкфуртский кавернозный известняк.

Первое поколение высотных зданий было построено на плитных фундаментах мелкого заложения (толщина плит составляет 2-4 м). При строительстве этих сооружений возник ряд трудностей, связанных с повышенными и неравномерными осадками. Так, например, величины наблюдаемых осадок двух 158-метровых башен Дойче банка составили в абсолютных значения от 10 до 22 см, разница осадок 12 см. Для уменьшения разницы осадок между высотными и малоэтажными частями зданий применялись специальные гидравлические устройства, установленные в несущих конструкциях в частях здания, граничащих с башнями и позволяющие корректировать осадку малоэтажных частей в пределах 8 см. Подобные же технологии использовались при строительстве Дрезденского банка и еще ряда зданий, возведенных на базе плитных фундаментов. В некоторых случаях по окончанию строительства вода в корректирующих подушках заменялась цементным раствором [31]. При строительстве ряда других высотных сооружений осуществлялась компенсация осадок с помощью установки балласта в подвальных этажах. Эта технология в частности была применена при строительстве здания Гарден-Тауэр [30]. Тем не менее, несмотря на сложность и новаторство этих технологий, желаемого результата их внедрение не принесло, и в скором времени они потеряли свою актуальность благодаря разработке комбинированных плитно-свайных фундаментов.

Впервые такой комбинированный фундамент был использован при строительстве здания Мессе-Торхаус в 1983-1985 гг. Необходимость применения принципиально новых технологий, минимизирующих значения осадок сооружения была продиктована расположением в непосредственной близости от проектируемого сооружения многоуровневой железнодорожной развязки. Фундамент здания представляет собой две отдельно стоящие плиты, каждая из которых имеет в плане габариты 17,5x24,5 м и располагается на 42 буронабивных сваях диаметром 0,9 м и длиной 20 м. Эффективная нагрузка, оказываемая на каждую плиту, составляет около 200 МН. Результаты геотехнического мониторинга, направленного на проверку эффективности новой технологии, показали, что лишь небольшая часть нагрузок передается на грунт через плиту. Кроме того, распределение нагрузок между сваями также происходило неравномерно, в частности, очень слабое нагружение получили внутренние сваи. Несмотря на то, что первостепенная цель применения плитно-свайного фундамента – снижение значений осадок по сравнению с плитным фундаментом была достигнута (максимальное абсолютное значение осадки здания составило 12 см), результаты проведенной программы геотехнического мониторинга показали необходимость усовершенствования разработки и проведения четкого геомеханического обоснования конфигурации плитно-свайного фундамента в каждом конкретном случае.

В 1991-м г. было построено здание Мессетурм, ставшее на тот момент высочайшим в Европе. Это 60-этажное сооружение высотой 256 м, имеющее в плане габариты 41x41 м. Общая нагрузка от здания составляет 1880 МН и расположено оно в северо-западной части Франкфурта-на-Майне в районе максимального распространения франкфуртских глин – мощность этой толщи под основанием сооружения составляет около 100 м, в связи с чем применение обычного свайного фундамента для этого проекта было практически невозможным.

Фундамент здания представляет собой плиту, расположенную на глубине 14 м, толщина которой варьируется в пределах 3-6 м, стоящую на 64-х массивных буронабивных сваях. Сваи под подошвой плиты образуют 3 концентрических круга, длина которых составляет от 27 до 35 м, увеличиваясь по мере приближения к центральной части здания. Как и в предыдущем случае, была реализована широкомасштабная программа геотехнического мониторинга. Измерительные приборы были установлены под плитой и внутри стволов свай. Результаты мониторинга показали, что нагрузки от здания были распределены приблизительно в равных пропорциях. Буронабивные сваи передают нагрузку на грунт в первую очередь через трение на боковой поверхности в нижней части свай.

Небоскреб Коммерцбанк-Тауэр, высота которого составляет 259 м, а со шпилем – около 300 м, до постройки в 2003 г в Москве здания Триумф-Палас оставался высочайшим в Европе. Башня расположена в юго-восточной части Франкфурта-на-Майне. Этот район характеризуется относительно близким к поверхности залеганием толщи франкфуртский известняков, на площадке строительства этого сооружения это 39-40 м. В непосредственной близости от проектируемого здания располагалось существующее высотное здание, принадлежащее тому же банку и построенное на базе плитного фундамента.

Здание было построено на 111 сваях, задача которых была практически полностью перенести нагрузку от сооружения на относительно прочную толщу известняков. Были использованы телескопические сваи, диаметр которых составлял в верхней части 1,8 м, в нижней – 1,5, а длина варьировалась в интервале 37,6-45,6 м. Величина заглубления в толщу известняков составила около 9 м. Изучение геологического строения участка строительства при этих параметрах сооружения производилась более чем на 100 м. В ходе разработки конфигурации свайного фундамента применялся расчетный метод конечных элементов с использованием упруго-пластичной модели. С целью улучшения прочностных свойств кавернозных и трещиноватых известняков было проведено цементное инъецирование грунтов [31].

Очевидно, что применение зарубежных наработок и технологий в области проведения изысканий, проектирования и строительства высотных сооружений необходимо, и, в той или иной мере, этот опыт учитывался при строительстве первых высотных сооружений нового поколения в г. Москве. В частности, главное здание Сбербанка на ул. Вавилова, построенное в 1997 г., стало первым в России сооружением, построенным на базе плитно-свайного фундамента, к разработке проекта конструкции которого были привлечены многие специалисты, работавшие над проектами высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Под руководством немецких специалистов также выполнялись испытание свай методом Остенберга (погруженного домкрата) при строительстве зданий комплекса «Федерация» ММДЦ Москва-Сити [29]. Фактически, при проектировании и строительстве большинства крупнейших высотных объектов в России производилось привлечение иностранных, прежде всего немецких специалистов на том или ином этапе. Многие авторитетные зарубежные геотехники участвовали в создании проекта нормативного документа МГСН 4.19-05 «Многофункциональные здания и комплексы», так что в каком-то смысле можно говорить о преемственности российской геотехнической школы по отношению к европейской.

Выводы по главе 1

Анализ примеров из практики проектирования и строительства крупнейших мировых высотных сооружений позволяет сделать вывод об отсутствии четкой системы закономерностей в области проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства. Многообразие инженерно-геологических и природно-технических условий и конструктивных особенностей высотных зданий обуславливает практическую невозможность разработки универсальной инструктивной методики в этой области. Однако эти же примеры хорошо иллюстрируют принципиальные различия в подходе к проведению инженерно-геологических изысканий, принятом за рубежом и в РФ.

Процесс проведения инженерных изысканий для строительства ответственных сооружений в зарубежной практике рассматривается как этап разработки проекта фундаментного основания здания. Такой подход можно назвать «геотехническим» – материалы инженерных изысканий в этом случае рассматриваются не как самостоятельный продукт, а как массив данных, позволяющий осуществить построение геомеханической модели, на основе которой разрабатывается фундамент сооружения.

Проектирование и строительство высотных зданий «второго поколения» в г. Москве и других крупных городах РФ ведется в условиях жесткой регламентации нормативно-правовыми документами и контроля со стороны экспертных органов. При этом наблюдается тенденция к ужесточению требований в части, касающейся определения объемов полевых и лабораторных работ. При проведении инженерно-геологических изысканий на застроенных территориях, выполнение этих требований зачастую невозможно из-за административных ограничений. Тем не менее, при осуществлении Государственной экспертизы проектных материалов, факты уменьшения объемов работ по сравнению с приведенными в нормативных документах служат причиной признания результатов изысканий некондиционными. Выносятся требования о проведении дополнительных работ и бурении недостающих скважин, что на практике приводит только к учащению случаев фальсификации изыскательских материалов. В то же время осуществляется отход от применения территориальных строительных документов, что в условиях разнообразия инженерно-геологических условий на территории РФ можно расценивать только как стремление к формализации отрасли инженерно-геологических изысканий.

Примером организации нормативно-правовой базы в строительной отрасли может служить единая система технических регламентов – Еврокодов, заменившая национальные стандарты и действующая на всей территории Евросоюза начиная с 2010 г. Европейскую систему технического регулирования строительной области можно назвать «рамочной» - в единой для ЕС части практически отсутствуют требования к технологиям проведения инженерно-геологических изысканий, которые делегируются в национальные приложения [116]. Таким образом, осуществляется одновременный учет территориальных особенностей и регламентация общеевропейских требований.

Существенным отличием европейской системы технического регулирования является то, что использование Еврокодов базируется на презумпции соответствия результатов инженерно-геологических изысканий требованиям нормативных документов. Применение этого принципа не отменяет осуществление контроля качества проектных материалов, но оставляет за изыскателями и проектировщиками существенно бо́льшую свободу в выборе методов и средств проведения испытаний по сравнению с российской практикой. Контроль качества результатов инженерно-геологических изысканий при этом осуществляется по многоэтапной схеме. К экспертизе ответственных проектов за счет средств инвесторов муниципалитетом в обязательном порядке осуществляется привлечение независимых авторитетных экспертов. Однако высокий уровень качества изыскательских работ обеспечивается в первую очередь за счет функционирования систем страхования ответственности и подготовки и контроля деятельности инженерных кадров. С позиции проектно-изыскательских организаций от качества проработки проектных материалов зависят суммы страховых взносов, а с точки зрения специалистов каждое ошибочное решение может стать причиной понижения в должности или лишения аккредитации на ведение профессиональной деятельности [83].

Из всего вышеизложенного следует вывод о том, что на сегодняшний день в РФ назрела критическая необходимость в пересмотре подхода к нормативно-правому обеспечению проектно-изыскательских работ. В первую очередь это касается инженерных изысканий, направленных на строительство уникальных сооружений, таких как высотные здания. Для этого необходима разработка «рамочного» документа, в котором будут заложены принципы проведения инженерных изысканий под такие объекты и территориальных инструкций по их применению в разных региональных инженерно-геологических условиях.


Глава 2. Принципы проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства

Методика инженерно-геологических изысканий – научно-практическое направление, находящееся на стыке инженерной геологии, грунтоведения и геодинамики, занимающееся исследованием и разработкой правил, приемов и технологий проведения инженерно-геологических работ. В отличие от других направлений инженерной геологии, изучающих геологическую среду, ее свойства и происходящие в ней геологические процессы, объектом методики является процесс производства инженерно-геологической информации. Благодаря трудам таких ученых как Г.К. Бондарик, Н.В. Коломенский, Л.Г. Ломтадзе, Ф.П. Саваренский, Е.М. Сергеев на сегодняшний день разработана обширная база методических разработок в области проведения инженерно-геологических изысканий [3].

Разделяются общие методологические исследования, рассматривающие теоретические и технологические вопросы проведения инженерно-геологических работ безотносительно специфики конкретных видов строительства и специальные, в число которых попадает разрабатываемая методика инженерно-геологических изысканий для высотного строительства. Первая группа методологических разработок имеет фундаментальный характер, в то время как вторая – скорее прикладной. Специальные методики не могут противоречить общим методологическим положениям, но могут их уточнять в отдельных аспектах.

Специальные методологические разработки направлены на оптимизацию процесса проведения инженерно-геологических исследований с учетом особенностей вида хозяйственной деятельности. В основе процесса оптимизации лежит положение о том, что инженерно-геологическую информацию следует получать в данных природных условиях методами, требующими минимально необходимых, но достаточных затрат труда, средств и времени, т.е. обеспечивающими получение информации нужного качества в требуемые сроки [3].

Проблема оптимизации инженерно-геологических изысканий осложняется тем, что объемы инженерно-геологических работ и методы их выполнения зависят как от условий решаемой инженерной задачи, так и от природных, в том числе геологических условий [3]. Обзор зарубежных и отечественных публикаций и опыт работ на высотных объектах города Москвы свидетельствуют о том, что разработка абсолютно полной и универсальной методики инженерно-геологических исследований и изысканий для высотного строительства, учитывающей все многообразие природно-технических условий вряд ли возможна. Однако можно выделить ряд взаимосвязанных принципов, выполнение которых позволит оптимизировать процесс инженерно-геологического обеспечения высотного строительства. Некоторые из них давно известны и на первый взгляд тривиальны, некоторые формулируются впервые, однако только комплексная их реализация на практике обеспечит соблюдение критериального условия оптимизации: сокращения сроков и стоимости проведения инженерно-геологических работ при обеспечении процесса проектирования инженерно-геологической информацией в достаточном объеме и нужном виде.

2.1. Принцип этапности работ

Практика проведения инженерных изысканий для строительства зданий и сооружений предполагает соблюдение стадийности работ, увязанной с основными этапами их проектирования и строительства:

  1.  инженерно-геологические изыскания для разработки предпроектной документации (стадия «ПП»);
  2.  инженерно-геологические изыскания для разработки проекта (стадия «П»);
  3.  инженерно-геологические изыскания для разработки рабочей документации (стадия «РД»);
  4.  инженерно-геологические изыскания в период строительства, эксплуатации и ликвидации зданий и сооружений [73].

Каждая из стадий  включает в себя комплекс работ, направленных на решение специфических задач этапа и обеспечивающий постепенную детализацию изучения массива. Однако в современных условиях, в особенности в крупных городах эта этапность соблюдается редко, что обусловлено сжатостью сроков строительства объектов, сложностью процедуры регистрации и проведения полевых исследований в пределах городской черты.

Так или иначе, современные реалии таковы, что работы на предпроектной стадии, как правило, не проводятся вовсе, а на стадиях «Проект» и «Рабочая документация» часто объединяются. При проектировании ответственных сооружений, таких как высотные здания, экономия времени, скорее всего, окажется мнимой и приведет либо к необходимости проведения дополнительных исследований на завершающих этапах проектирования, либо к вынужденной необходимости заложения в проект значительных коэффициентов запаса прочности, исключающих строительные риски, но существенно удорожающие строительство.

Рассмотрим особенности проведения изысканий на разных стадиях строительства.

Инженерные изыскания для строительства с целью обоснования предпроектной документации должны обеспечивать комплексное изучение природных и техногенных условий региона (района, площадки), осуществление прогноза возможного изменения этих условий при взаимодействии с объектами строительства [72].

Инженерно-геологические исследования и изыскания для разработки предпроектной документации проводятся:

  •  при составлении различного рода схем, концепций и программ развития регионов;
  •  при разработке градостроительной документации;
  •  при разработке обоснований инвестиций в строительство предприятий, зданий и сооружений [73].

Работы на этой стадии могут быть разделены на две больших группы, согласующиеся с классификацией этапов инженерно-геологических работ, предложенной Г.К. Бондариком и Л.А. Ярг [3]:

1. Исследования, направленные на выбор участков, характеризующихся благоприятными для строительства высотных сооружений инженерно-геологическими условиями, осуществляемые в рамках Генерального планирования. В соответствии с Градостроительным кодексом г. Москвы, «разработка Генерального плана должна осуществляться с учетом результатов реализации действующего Генплана, результатов инженерных изысканий, нормативно-правовых актов и региональных планов и программ». По существу же, механизм геологического обоснования осуществления деятельности на этапе градостроительного проектирования не описан ни в одном документе, и можно сказать, что размещение высотных объектов в пределах городской территории сегодня ведется исключительно в соответствии с функциональными соображениями.

2. Изыскания на стадии предварительного проектирования, проводимые с целью проведения оценки инвестиционной привлекательности проекта, определения базовой стоимости строительства, осуществления первичного выбора конфигурации фундаментного основания и составления программы инженерно-геологических изысканий на стадии «Проект» с учетом особенностей геологических условий строительного участка. Градостроительный кодекс РФ не содержит требований об осуществлении проектирования на предпроектной стадии, хотя ряд нормативно-правовых документов прямо или косвенно указывает на необходимость разработки предпроектной документации [70]. Требования документов, регламентирующих проведение инженерно-геологических изысканий на этом этапе достаточно разрознены и размыты. Так, «Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве» регламентирует выполнение инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий на предпроектной стадии с целью проведения общей оценки геологических условий территории, осуществления предварительного выбора типа фундамента сооружения, выявления специфических грунтов и опасных геологических и инженерно-геологических процессов, при наличии которых строительство высотных зданий на данном участке допускается лишь после специального обоснования [27], однако составы и объемы работ на этой стадии нигде не определены.

Итак, в современных условиях проведение инженерно-геологических изысканий на предпроектной стадии в крупных городах – скорее исключение, чем правило. Механизм инженерно-геологического обоснования программ, разрабатываемых в рамках Генерального планирования не ясен, инженерно-геологические изыскания для разработки эскизных проектов сооружений не проводятся в первую очередь в связи со сложностью и бюрократизированностью процесса оформления разрешительной документации на проведение полевых работ и непониманием инвесторами и заказчиками строительства факта, что наличие априорных сведений об инженерно-геологических условиях площадки строительства и обоснованное их применение в перспективе приведет к сокращению его сроков и стоимости.

С введением в действие «Положения о составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию», утвержденного постановлением Правительства Российской Федерации от 16.02.2008 № 87, законодательно установлено двухстадийное проектирование с разработкой, соответственно, проектной документации и рабочей документации [70]. Таким образом, в отличие от предпроектных изысканий, содержание материалов проектной документации на этих стадиях четко регламентируется нормативными документами и они проходят государственную экспертизу. Инженерно-геологические изыскания для разработки проекта строительства предприятий, зданий и сооружений должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий выбранной площадки и прогноз их изменений в период строительства и эксплуатации с детальностью, достаточной для разработки проектных решений. Инженерно-геологические изыскания должны обеспечивать получение материалов и данных для обоснования компоновки зданий и сооружений, конструктивных и объемно-планировочных решений, составления генерального плана проектируемого объекта, разработки мероприятий и сооружений по инженерной защите, охране геологической среды и созданию безопасных условий жизни населения, проекта организации строительства [73].

 Инженерно-геологические изыскания для разработки рабочей документации должны обеспечивать детализацию и уточнение инженерно-геологических условий конкретных участков строительства проектируемых зданий и сооружений и прогноз их изменений в период строительства и эксплуатации с детальностью, необходимой и достаточной для обоснования окончательных проектных решений [73].

Как говорилось выше, в современных условиях эти две стадии обычно объединяются. Не редки случаи, когда инженерно-геологические работы на стадии «РД» проводятся только после того, как проектирующая организация сталкивается с недостаточностью материалов проведенных изысканий для разработки окончательного проекта сооружения, в результате чего весь процесс проектирования подземной части приостанавливается до момента окончания работ.

Инженерно-геологические изыскания в период строительства, эксплуатации и ликвидации предприятий, зданий и сооружений должны обеспечивать получение материалов и данных о состоянии и изменениях отдельных компонентов геологической среды на территории объекта[73]. Эти работы должны обеспечивать получение материалов и данных для:

  •  установления соответствия или несоответствия природных условий, заложенных в рабочей документации - фактическим;
  •  оценки качества возводимых сооружений и их оснований, проверки соответствия их проектным требованиям с установкой, при необходимости, контрольно-измерительной аппаратуры;
  •  оценки состояния зданий и сооружений и эффективности работы систем их инженерной защиты;
  •  выполнения специальных инженерно-геодезических, инженерно-геологических, гидрогеологических, кадастровых и других работ и исследований (наблюдений);
  •  локального мониторинга компонентов окружающей среды;
  •  санации и рекультивации территории (при необходимости) после ликвидации объектов [72].

Итак, к этой категории относится широкий спектр работ разного вида. Не будем останавливаться на вопросе проверки соответствия природных условий данным описанным в материалах инженерных изысканий – это в первую очередь вопрос компетенции изыскательских организаций проводящих их. В свете специфики высотного строительства к наиболее важным исследованиям на этой стадии можно отнести проведение дополнительных натурных испытаний со дна строительных котлованов и осуществление локального мониторинга компонентов окружающей среды. Изыскания на этих стадиях проводятся не всегда, однако при строительстве высотных зданий нормативные документы регламентируют их как обязательные (см. раздел 1.2).

Таким образом, можно констатировать, что наблюдаемая тенденция к упрощению процедуры проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий, заключающаяся в сокращении их стадийности и обусловленная в первую очередь сложностью оформления и проведения полевых работ в городской черте, увеличивает риск возникновения ошибок в проектировании и в перспективе увеличивает сроки и стоимость строительства. Отсюда вытекает принцип этапности работ: инженерно-геологические исследования и изыскания для строительства высотных зданий должны быть неразрывно связаны с основными этапами проектирования их подземных частей.

2.2. Принципы альтернативности местоположения

Иcходя из вышеизложенных соображений, очевидно, что в современных условиях проведение полноценных многостадийных полевых исследований в пределах мегаполисов на ранних стадиях проектирования (и в особенности при решении задач Генерального планирования) возможно далеко не всегда. В то же время, выход из сложившейся ситуации может быть найден путем вовлечения в процесс на ранних стадиях проектирования массивов архивной информации, накопление которой осуществляется во всех крупных городах по мере их застройки. Однако прямое ее применение, как правило, невозможно – фондовые материалы разрознены, распределены по городской территории неравномерно и имеют недостаточную глубину изучения. Первый шаг на пути решения этой проблемы – систематизация, унификация и критический анализ имеющихся материалов. После этого, на основе этих данных должна быть осуществлена разработка геологической основы для проектирования, охватывающей всю городскую территорию или значительные ее части (например, районы перспективного освоения). Наиболее традиционный метод представления такой информации – разработка карт и схем инженерно-геологических условий и районирования. Однако на современном этапе развития строительной отрасли, когда подземное пространство представляет собой сложную многоярусную систему, включающую в себя существующие сооружения и коммуникации, этот метод становится все менее информативным. Наиболее актуальный и функциональный способ вовлечения архивных данных в процесс осуществления градостроительной деятельности заключается в разработке баз геотехнических данных и компьютерных объемных моделей геологического пространства городских территорий.

Компьютерная модель геологического пространства, по сути, представляет собой набор трехмерных тел, описывающих пространственное распространение геологических формаций, литотипов, стратотипов и их комплексов, водоносных горизонтов, областей распространения опасных геологических процессов, инженерно-геологических элементов и т.д., взаимоотношение которых определяет особенности геолого-гидрогеологических условий в каждой точке пространства. В свою очередь, их соотношение с модельными телами проектируемых сооружений с учетом зон влияния характеризует условия освоения подземного пространства. Критерии оценки этих условий при этом могут гибко варьироваться в зависимости от решаемых задач.

Разработка таких моделей ведется с использованием существующих или специально разработанных геоинформационных программных продуктов. Основой для разработки трехмерной модели геологической среды служит база данных, включающая в себя обработанные и унифицированные фондовые материалы (как точечные (скважины), так и площадные картографические).

Опыт зарубежных (прежде всего Европейских) городов, таких как Лондон[90], Глазго [92], Турин [95] и пр. свидетельствует о том, что такие модели находят широкое применение в процессе осуществления градостроительной деятельности. По сравнению с классической картографией трехмерное моделирование характеризуется рядом преимуществ, в том числе:

  •  существенно большей информационной емкостью;
  •  возможностью перманентного пополнения базы данных и оперативной корректировки материалов;
  •  широкими возможности информационного анализа и геологического прогнозирования;
  •  возможностью оперативного доступа и визуализации больших объемов фактографической информации;
  •  возможность интеграции с моделями подземных и наземных сооружений, коммуникаций и т.д.

Методика и средства разработки таких моделей могут быть самыми разными, однако несомненно, что трехмерная модель геологического пространства должна выполнять функции геологической основы для Генерального планирования. Однако одной лишь основы для эффективного функционирования системы такого обоснования градостроительной деятельности в масштабе города недостаточно – необходима разработка критериев оценки условий освоения подземного пространства, одновременно учитывающих специфику высотных зданий и региональные геолого-гидрогеологические условия. Это позволит при разработке программ размещения высотных зданий в пределах городской территории (таких, например, как «Новое кольцо Москвы») наряду с соображениями функциональности осуществлять учет удорожания и технического усложнения строительного процесса за счет геологических факторов. С учетом того, что высотные здания существенно варьируются по высоте (которая косвенным образом связана со значением величин нагрузок на фундаментное основание) и заглубленности (опять же, косвенным образом связанной с высотой сооружения), механизм такого учета может быть достаточно гибок. Отсюда вытекает принцип альтернативности местоположения высотных зданий – при осуществлении территориального планировании их размещения в пределах городской территории в расчет должны приниматься не только функциональные соображения, но и инженерно-геологические условия в разных точках геологического пространства в пределах городской территории.

Применение технологий трехмерного моделирования геологической среды для задач градостроительного проектирования прогрессивно и актуально, но на первом этапе может быть затруднено в связи с отсутствием или непроработанностью инструментов визуализации и интерпретации данных. Однако при наличии разработанных критериев оценки условий освоения подземного пространства модель может быть с легкостью преобразована в комплект более привычных специальных карт и схем. Опыт разработки специальной модели геологического пространства городской территории и критериев оценки условий освоения подземного пространства территории г. Москвы для целей высотного строительства приведен в гл. 3.

2.3. Принцип перманентного моделирования

Следующая стадия проектирования, которая должна быть обеспечена геологической информацией – разработка предварительного (эскизного) проекта сооружения. На этом этапе локализация объекта до уровня строительного участка уже выполнена. В рамках работ осуществляется первичное «виртуальное» размещение подземной части высотного здания в геологической среде в пределах ограниченного участка, по результатам которого со стороны проектирующей организации принимаются принципиальные объемно-планировочные решения, а со стороны изыскательской осуществляется предварительная инженерно-геологическая схематизация массива и разрабатывается комплекс полевых и лабораторных исследований.

Инженерно-геологические изыскания на данной стадии соответствуют этапу IIб по классификации этапов инженерно-геологических работ, предложенной Г.К. Бондариком и Л.А. Ярг, в рамках которого осуществляется инженерно-геологическая съемка в масштабе 1:10 000 и крупнее и выполняется преимущественно качественная, но максимально детальная оценка тектонических, гидрогеологических, инженерно-геодинамических условий, геоморфологического строения территории. Физико-механические свойства грунтов определяются экспресс-методами, а характер неоднородности стратиграфо-генетических комплексов по классификационным показателям [3].

Вопрос целесообразности проведения полевых работ на этой стадии должен быть решен по результатам анализа инженерно-геологической изученности района строительства. При условии наличия материалов инженерно-геологической съемки кондиционных масштабов, унифицированных и актуальных материалов ранее проведенных исследований достаточной глубины возможно принятие предварительных проектных решений на их основе.

При условии открытости данных, достаточной технической оснащенности изыскательских и проектирующих организаций и совместимости форматов, наиболее логичное решение этих задач заключается в детализации участка крупномасштабной модели, разработанной для обеспечения градостроительного проектирования. Конечно, часто эти же задачи могут быть решены с использованием материалов, приведенных в традиционном виде – разрезов и карт, однако ряд соображений свидетельствует в пользу применения трехмерных моделей геологического пространства и на этом этапе.

Как говорилось выше, одна из отличительных особенностей инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий в том, что они направлены на обеспечение данными процесса осуществления прогнозного моделирования изменения природно-технических условий в результате строительства – геомеханического и геофильтрационного. В зарубежных и отечественных публикациях часто отмечается, что эти два вида моделей неразрывно связаны между собой и только учет взаимовлияния между гидрогеодинамическими параметрами строительной площадки и напряженно-деформированным состоянием массива ее грунтов позволяет получить достоверные результаты такого прогноза.

Таким образом, процесс проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий на всех стадиях связан с построением компьютерных моделей разного назначения и детальности (таблица 1). Достижение их комплементарности позволит с одной стороны повысить точность такого прогнозирования, а с другой – обеспечить автоматизированный или полуавтоматизированный процесс пополнения первичной модели, данными полученными в результате проведения изысканий.


Таблица 1. Задачи и содержание объемных моделей геологической среды на разных этапах проектирования высотных зданий

Стадия проекти-рования

Вид модели

Масштаб

Информационное содержание модели

Задачи моделирования

Градостроительное проектирование

Региональная модель геологической среды городской территории

1:50000 – 1:10000

Пространственное положение региональных литолого-стратиграфических комплексов пород и зон развития инженерно-геологических процессов, определяющих условия освоения подземного пространства, основных водоносных комплексов

Размещение участков строительства высотных зданий в пределах городской территории по результатам сравнительного анализа условий освоения подземного пространства

Предварительное проектирование

Инженерно-геологическая модель участка проектируемого строительства

1:2000

Пространственное положение существующих подземных сооружений, литологических толщ, характеризующихся относительной однородностью классификационных показателей, их нормативные физико-механические свойства

Размещение высотного здания в пределах участка строительства, разработка многовариантного проекта фундаментного основания, предварительная оценка осадок сооружения с применением линейных схем работы грунта; разработка программы полевых и лабораторных испытаний

Основа для геофильтрационного моделирования, включающая участок проектируемого строительства

Пространственное распространение водоупорных, водоносных и дренированных отложений, сведения о режиме подземных вод полученные по результатам гидрогеологического мониторинга городской среды и архивным материалам, положение существующих подземных сооружений

Разработка основы для осуществления прогнозного моделирования изменения гидрогеологических условий в результате строительства сооружения; разработка программы полевых гидрогеологических исследований, предварительная оценка изменения гидрогеологических условий в результате строительства

Разработка проектной и рабочей документации

Геомеханическая модель участка проектируемого строительства

1:500 и крупнее

Пространственное распределение физико-механических свойств в массиве грунтов, полученных по результатам полевых и лабораторных определений, положение существующих подземных сооружений, сведения о возможных источниках и характере динамического воздействия на массив грунтов

Оценка напряженно-деформируемого состояния грунтового массива и прогноз его изменения в результате строительства проектируемого сооружения с учетом многовариантного проекта

Геофильтрационная модель района

проектируемого

строительства

Пространственное распространение всех водоносных горизонтов, сведения об их гидрогеодинамических параметрах, о распределении фильтрационных свойств грунтов, полученные по результатам проведения опытно-фильтрационных работ, сведения о возможных источниках внешнего воздействия на уровенный режим подземных вод

Прогноз изменения гидрогеологических условий в результате строительства проектируемого сооружения с учетом многовариантного проекта


Все вышеизложенное позволяет сформулировать принцип перманентного моделирования: в процессе проведения инженерно-геологических изысканий целесообразно осуществление компьютерного моделирования геологической среды на всех этапах. Модели при этом должны быть комплементарны и взаимопополняемы.

2.4. Принцип многовариантного проектирования

Итак, программа проведения инженерно-геологических изысканий на стадиях «П» и «РД» разрабатывается на основе некоего предварительного проекта, разработанного по результатам работ на стадии предварительного проектирования. Глубина изучения массива, интервалы опробования и проведения натурных исследований, виды лабораторных испытаний и ход их проведения определяются из расчета удовлетворения требований проектирующей организации и нормативно-методических документов с учетом данного конкретного проекта. Однако нередки случаи, когда после проведения комплекса полевых и лабораторных исследований, разработки прогнозных геомеханических и геофильтрационных моделей, написания технического отчета, по результатам расчета фундаментного основания становится понятно, что предлагаемый вариант не удовлетворяет тем или иным требованиям – прогнозируемые осадки больше максимально допустимой величины или характеризуются неравномерностью, строительство сооружения оказывает влияние на окружающую застройку и т.д. Принимается решение об изменении проекта – например, о перенесении фундаментной плиты или заложении свай на большую глубину – и выясняется, что материалы инженерно-геологических изысканий не обеспечивают процесс проектирования данными, необходимыми для расчета модифицированного проекта фундаментного основания. Назревает необходимость проведения комплекса дополнительных полевых работ и лабораторных испытаний. Этот процесс, в свою очередь, требует прохождения полной процедуры оформления разрешительной документации, что в итоге приводит к очередному переносу сроков строительства.

Решение этой проблемы кроется в применении принципа многовариантного проектирования – на этапе, предшествующем проведению полевых работ, необходима разработка многовариантного проекта конструкции подземной части сооружения. При этом осуществляется выбор приоритетной конфигурации фундаментного основания, в наибольшей степени удовлетворяющей функциональным требованиям и при этом сопряженной с минимальными экономическими затратами (без учета затрат связанных с геологическими рисками). После этого по результатам моделирования должны быть выявлены основные трудности, с которыми может быть сопряжено воплощение выбранной конфигурации и разработаны альтернативные варианты, которые могут характеризоваться более сложной конструкцией фундамента и меньшей функциональностью, но заведомо минимизируйте вероятность возникновения неблагоприятных последствий, связанных с взаимодействием сооружения, геологической среды и окружающей застройки. Программа полевых и лабораторных исследований при этом должна разрабатываться исходя из соображений получения данных, достаточных для проектирования и прогнозного моделирования всех разработанных вариантов фундаментного основания. Выбор окончательного варианта должен быть осуществлен только после проведения полного комплекса изысканий на основе сравнительного многовариантного технико-экономического анализа, осуществленного с учетом результатов прогнозирования изменения природно-технических условий под влиянием строительства проектируемого сооружения и разработка инженерных мер по предотвращению негативных последствий этого процесса.

В качестве примера проекта, характеризующегося максимальной функциональностью может выступать вариант с возведением сооружения на плитном фундаменте с максимальным заглублением подземной части, отведенной под эксплуатацию, а в качестве варианта, заведомо минимизирующего негативные последствия – плитно-свайный фундамент и меньшее заглубление подвала с опиранием конструктивных частей фундаментного основания на толщи грунтов, характеризующиеся заведомо благоприятными инженерно-геологическими свойствами. Также целесообразна разработка некоторого количества промежуточных вариантов.

Необходимо отметить, что увеличение стоимости инженерно-геологических изысканий в таком случае будет минимальным и заведомо меньшим, чем при проведении полевых работ в два этапа.

2.5. Принцип мониторинга

Нормативные документы устанавливают обязательное проведение мониторинга отдельных компонентов геологической среды, и, в первую очередь, опасных геологических и инженерно-геологических процессов и динамики подземных вод в процессе строительства и эксплуатации высотных зданий, однако на практике выполнение этого условия часто бывает формальным. Между тем, нужно понимать, что в процессе реализации проектов высотных зданий в пределах городской территории, в любой момент времени можно ожидать, что изначальные условия, закладываемые в процессе разработки прогнозных моделей, могут быть существенным образом трансформированы под влиянием внешних факторов. Простейший пример – прогноз развития процесса подтопления территории. Даже если на момент проведения инженерно-геологических изысканий зеркало грунтовых вод располагалось на достаточно большой глубине, и по результатам геофильтрационного моделирования его подъем под влиянием строительства проектируемого сооружения не превышает допустимое значение, такие факторы как возникновение аварийных утечек из водонесущих коммуникаций (несмотря на то, что некоторый запас, связанный с ними закладывается в модель) практически не поддаются прогнозированию. И в случае, если на стадии строительства или эксплуатации сооружения такие непредвиденные ситуации все-таки возникнут, скорость подъема уровня грунтовых вод будет многократно увеличена за счет барражного эффекта, связанного с упором потока водоносного горизонта в подземную часть высотного здания. Еще один принципиальный момент – осуществление строительства нескольких сооружений на ограниченной площади. Ю.К. Зарецкий и М.И. Карабаев [17] отмечают, что на результаты моделирования напряженно-деформированного состояния грунтового массива решающее влияние оказывает не только взаимное расположение строительных участков сооружений, но и последовательность проведения строительных работ на каждом из них. Неучет этих факторов может привести к возникновению принципиальных ошибок в прогнозировании.

В этом смысле принцип мониторинга перекликается с принципом перманентного моделирования. Гидрогеологический и геотехнический мониторинг, мониторинг развития опасных геологических процессов должны осуществляться перманентно на протяжении всего периода строительства и эксплуатации. Эти исследования не только позволяют осуществлять верификацию результатов моделирования и корректировку расчетных схем при выполнении исследований для проектирования новых сооружений, но должны служить источником актуальных данных для заложения в постоянно действующие геофильтрационные и геомеханические модели. Это позволит оперативно зафиксировать моменты отклонения процесса трансформации природно-технической среды от спрогнозированного хода, обусловленные комплексным взаимовлиянием строительства и эксплуатации сооружения, скорректировать прогноз и при необходимости принять те или иные управляющие решения, направленные на устранения негативных последствий этого процесса.

2.6. Принцип научно-методического сопровождения

Принципы, изложенные выше, позволяют оптимизировать процесс проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства, однако обязательное условие, необходимое для их реализации – постоянное взаимодействие между специалистами в области разного профиля и понимание ими специфики взаимодействия подземных сооружений и природно-технической среды, в которой они строятся и эксплуатируются.

На сегодняшний день в РФ наблюдается устойчивая тенденция к тому, что процедура проведения инженерных изысканий становится все более оторванной от процесса проектирования зданий и сооружений. Это может существенным образом ограничивать применимость их результатов. Так, например, прогноз изменения напряженно-деформированного состояния массива грунтов в результате строительства может быть осуществлен с использованием одной из множества нелинейных моделей работы грунта, каждая из которых имеет свои особенности и может требовать определения специфических характеристик грунтов и проведения полевых и лабораторных испытаний по особым схемам. Разработка программ инженерно-геологических изысканий и мониторинга геологической среды должна быть осуществлена на основании технических условий, разработанных рабочей группой с участием изыскательской и проектирующей организаций, экспертов в области высотного строительства. Кроме того, в связи с практической невозможностью разработки универсализированного пошагового нормативного документа, учитывающего все аспекты проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства, актуальным представляется вопрос проведения экспертизы высотных проектов – на практике сегодня она часто сводится к буквальной проверке удовлетворения формальных (а иногда и противоречивых) требований нормативно-правовых актов, в то время как многие принципиальные ошибки могут быть оставлены без внимания.

Все эти соображения позволяют сформулировать последний ключевой принцип научно-методического сопровождения: при разработке проектов высотных зданий на всех стадиях проектирования, начиная с этапа локализации сооружения и разработки эскизного проекта, заканчивая периодом эксплуатации здания должно осуществляться непрерывное научно-методическое сопровождение, осуществляемое экспертными специалистами в в области проведения изысканий, архитектурного и градостроительного проектирования, строительства высотных зданий.

Выводы по главе 2

Сформулированные в главе принципы отражают специфику проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства на современном этапе в целом, безотносительно территориальной привязки. В комплексной их реализации заложен ключ к оптимизации этого процесса. Оптимизация предполагает размещение каждого высотного проекта в максимально благоприятных для него геологических условиях, сокращение временных и финансовых затрат, направленных на проведение полевых и лабораторных исследований и, в то же время, исключение их формализации. В результате должен быть получен массив данных, применимый для разработки обоснованных проектов фундаментных оснований и мер по инженерной защите территории.

Все разработанные принципы сложным образом связаны между собой, и бездумное выборочное их применение может привести к получению некондиционных материалов и серьезным ошибкам в проектировании. В то же время, понятно, что единовременное их внедрение в сегодняшних условиях тоже вряд ли возможно и переход к их применению должен осуществляться эволюционным, а не революционным путем. Вот почему принцип обязательного научно-методического сопровождения был назван ключевым: только функционирование экспертных групп, а возможно и специальных органов, включающих в свой состав опытных специалистов разного профиля, «ведущих» процесс геологического обеспечения высотного строительства и уполномоченных принимать управляющие решения, позволит осуществить развитие этих идей.

Нужно отметить, что внедрение некоторых из предложенных принципов требует пересмотра механизма научно-методического обеспечения градостроительной деятельности. Так, например, принцип альтернативности местоположения высотных зданий связан с переосмыслением критериев разработки градостроительных концепций, а принцип перманентного моделирования, представляющийся наиболее труднореализуемым, требует полной компьютеризации процесса на всех стадиях и открытости информации, что влечет за собой проблему оснащения современной компьютерной техникой и программным обеспечением, совместимости форматов и т.д.

Обобщение предложенных принципов позволило разработать алгоритм проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства (рис. 11). Этот алгоритм может быть использован в качестве основы для разработки федерального «рамочного» нормативного документа в области инженерно-геологического обеспечения проектирования высотных зданий. В то же время понятно, что такой документ будет иметь смысл только при наличии территориальных приложений, разработка которых должна быть основана на глубоком анализе региональных инженерно-геологических условий. Этот путь обеспечит возможность одновременного учета специфики процесса проектирования высотных зданий и территориальных инженерно-геологических особенностей. В нижеследующих главах осуществлен анализ условий освоения подземного пространства территории г. Москвы и рассматриваются особенности применения предложенных принципов на практике в процессе проведения инженерно-геологических изысканий для крупнейших в России высотных проектов.

Рис.11. Обобщенный алгоритм проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий


Глава 3. Оценка условий освоения подземного пространства г. Москвы для целей высотного строительства

Реализация предложенных принципов проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства требует разработки геологической основы городской территории – трехмерной компьютерной модели геологического пространства, на базе которой будет осуществлено планирование размещения высотных зданий, и путем детализации участков которой будут получены исходные данные для осуществления сопровождения проектирования конкретных высотных проектов. Разработка такой модели требует проведения большой работы, направленной на систематизацию и унификацию фондовых материалов. Ниже производится анализ региональных геолого-гидрогеологических особенностей г. Москвы, предлагаются критерии, позволяющие осуществлять ранжированную оценку условий освоения подземного пространства и предлагается методика разработки такой модели.

3.1. Изученность инженерно-геологических условий территории г. Москвы. Проблема обобщения и систематизации фондовых материалов 

Территория г. Москвы характеризуется высоким уровнем изученности инженерно-геологических условий. Период начала активного инженерно-геологического изучения приходится на послереволюционные годы и связан с именем Б.М. Даньшина. Во второй половине XX в. было начато активное изучение проблематики распространения и активизации инженерно-геологических процессов на территории города, взаимодействия урбанизированных территорий и окружающей среды сформулированной Ф.В. Котловым. Особое внимание при этом уделялось исследованию карстово-суффозионных процессов и явлений – этими вопросами занимались Н.М. Герсеванов, А.Л. Гордон, В.Н. Кожевникова, В.И. Козловский, Н.В. Коломенский, И.С. Комаров, Ф.В. Котлов, А.Д. Кочев, В.М. Кутепов, С.Г. Майоров, О.П. Медведев, М.Н. Парецкая, С.И. Парфенов, Чертков Л.Г., и др. Изучением оползневых явлений занимались такие исследователи как Б.М. Даньшин, В.А. Жуков, В.В. Кюнтцель, С.Н. Никитин, А.П. Павлов, Г.П. Постоев, И.В. Чуринов, А.И. Шеко.

Во второй половине 1970-х годов в Гидрорежимной экспедиции Мингео РСФСР были выполнены работы по комплексному изучению гидрогеологических и инженерно-геологических условий территории г. Москвы в границах МКАД. На основе результатов этих работ «Геоцентр-Москва» в период 1981 - 1990 гг. Ю.О. Зеегофером, И.С. Пашковским, В.Н. Селезневым и др. была создана первая геофильтрационная модель городской территории [20].

В 1984 г. Г.А. Голодковской, Н.И. Лебедевой и С.И. Петренко была составлена «Карта инженерно-геологического районирования территории г. Москвы и типов строения геологической среды масштаба 1:25 000», в которой впервые была проведена крупномасштабная типизация территории города по особенностям строения геологической среды [4]. С 1983 по 1990 г ТГУ ЦР выполнены работы по подготовке к изданию Государственной геологической карты масштаба 1:50 000 Московской группы листов (Т.Ю. Жаке, И.В. Фурсикова).

В 2010 г. ГУП «Мосгоргеотрест» были закончены работы по геологическому картированию территории города в масштабе 1:10 000. Их результатом стал выпуск геологического атласа, включающего в себя геологические, гидрогеологические карты, карту распространения геологических процессов и явлений, построенные совместно с НПП «Георесурс», а также карты инженерно-геологического районирования, районирования территории по условиям взаимосвязи водоносных горизонтов, карстово-суффозионной опасности и микросейсмического районирования (в масштабе 1:50 000), построенные совместно с институтом Геоэкологии РАН под руководством В.И. Осипова. Именно этот комплект карт, а также фактический материал, использованный для его построения, стал базой для построения компьютерной модели в рамках этой работы.

Как отмечено выше, несмотря на высокую степень изученности инженерно-геологических условий в крупных городах, при анализе архивных материалов прошлых лет возникает ряд сложностей, первая из которых – небольшая глубина и неравномерность распределения фондовых данных. Так, на сегодняшний день в фондах ГУП «Мосгоргеотрест» содержится более 800 тыс. журналов буровых скважин, пробуренных преимущественно за последние 50 лет, что в среднем составляет более 7 скважин на 1 Га территории города. Однако не все они представительны, большинство имеет небольшую глубину. Для построения комплекта геологических карт масштаба 1:10 000 из архивов было отобрано около 100 тыс. скважин средней глубиной около 20 м. На рис. 12 приведена карта распределения архивного материала по территории г. Москвы. Из нее видно, что наилучшими показателями изученности (плотность сети архивных скважин и средняя их глубина) вполне предсказуемо характеризуется исторический центр города. Кроме того, отмечается тенденция, что средняя глубина выработок возрастает в северо-западном и юго-восточном направлении и, напротив, падает в северо-восточном, северном и южном. Эта закономерность может быть отчасти объяснена природными особенностями – зоны повышенной глубинности скважин часто приурочены к районам, относящимся в геоморфологическом отношении к долинному комплексу р. Москвы и её притоков. Эти участки традиционно считаются более опасными для строительства, в том числе в карстовом отношении, в связи с чем в процессе проведения инженерно-геологических изысканий требуется бурение более глубоких скважин. Более низкие значения этого показателя приурочены к водораздельным территориям. Наименьшей изученностью характеризуются лесопарковые зоны: национальный парк Лосиный остров, Измайловский лесопарк, усадьбы Кусково, Царицыно и т.д.

Еще один фактор, затрудняющий применение фондовых данных инженерно-геологических исследований – это их разрозненность. В процессе проведения изысканий под конкретный объект, особенно небольшой, не всегда возможна правильная интерпретация результатов буровых работ, в особенности это касается расчленения разреза четвертичных и мезозойских отложений. И, если при проектировании типового сооружения малой заглубленности неверная геохронологическая интерпретация полученных данных вряд ли может привести к критическим ошибкам, то строительство уникальных сооружений, таких как высотные здания, в виду существенно большего радиуса зоны взаимодействия здания с природной средой, уже требует достоверной оценки геологических условий района строительства. Так, например, при проведении прогнозного геофильтрационного моделирования в расчет берется площадь в десятки, а иногда и в сотни раз превышающая размеры строительной площадки. При этом в модель закладывается большое количество архивных данных, несходимость которых может привести к заданию принципиально неверных параметров модели и, как следствие, ошибочным результатам прогноза изменения гидрогеологических условий.

Помимо необходимости выявления ошибок, существенные сложности связаны с тем фактом, что в процессе документирования геологической информации различными организациями в разное время использовались разные системы геологических индексов – легенды. Это обусловлено как периодически осуществляющимся пересмотром официально принятой легенды (в особенности в отношении стратификации четвертичных отложений), так и стремлением изыскателей упростить и оптимизировать эту систему под прикладные нужды в зависимости от условий той или иной строительной площадки. Часто в рамках одного отчета часть стратиграфических подразделений обозначена индексами региональных подразделений (свиты, подсвиты), а часть – общих (системы, отделы, ярусы). Многие таксоны объединяются между собой. В результате имеющаяся в фондах информация с трудом поддается обобщению и корреляции. Для взаимного сопоставления все материалы должны быть приведены к единой системе индексации, что и было выполнено в процессе крупномасштабного картирования территории Москвы. В связи с этим в данной работе применяется легенда, использованная при построении геологического атласа масштаба 1:10 000. Она основана на «Опорной легенде Государственной геологической карты масштаба 1:50000 Московского административно-хозяйственного района» [98], сохраняет элементы преемственности и не противоречит схемам, используемым московскими геологами последние десятилетия.

В то же время значительная часть имеющихся в архивах материалах первоначально проиндексирована в легенде, с некоторой долей вариации соответствующей стандарту предприятия «ГУП Мосгоргеотрест» [111] и эта же легенда, как правило, используется сегодня для обозначения стратиграфических подразделений в материалах инженерно-геологических изысканий. В приложении 1 произведено сопоставление этих двух систем стратификации с обоснованием выделения стратиграфических единиц.

3.2. Особенности условий освоения подземного пространства г. Москвы для строительства высотных зданий 

Геологические условия. На территории г. Москвы в пределах глубины взаимодействия с сооружениями распространены осадочные породы, относящиеся к каменноугольному, меловому, юрскому и четвертичному возрастам. Эти породы могут быть разделены на три крупных региональных комплекса, существенно различных в структурном и литолого-генетическом отношениях – палеозойский, мезозойский и кайнозойский. Произведенный анализ геологического строения территории г. Москвы был направлен на оценку возможности использования тех или иных отложений в качестве оснований для фундаментов высотных зданий.

Каменноугольные отложения на территории г. Москвы распространены повсеместно и до глубины 100-150 м представлены карбонатно-глинистыми породами, относящимися к верхнему и среднему отделам каменноугольной системы. Описание разреза среднего и верхнего карбона в общем виде приведено в таблице 2, основанной на легенде к карте каменноугольных отложений масштаба 1:10 000. Обзорная карта распространения каменноугольных отложений различного возраста приведена на рис. 13. Для удобства восприятия цветовая информация на этой карте характеризует не только стратиграфическую принадлежность пород, но и их роль в формировании гидрогеологической обстановки – преимущественно водовмещающие отложения выдержаны в серой цветовой гамме, относительно водоупорные породы – в коричневатой.

Характер палеорельефа кровли каменноугольных отложений обусловлен деятельностью денудационных, эрозионных и, в меньшей степени, карстовых процессов, в результате чего он представляет собой пологонаклонную в юго-восточном направлении равнину, расчлененную сетью эрозионных долин. Карстовые формы палеорельефа зафиксированы прежде всего в районе Строгино, а также в днище Главной доюрской долины, тянущейся в южной части города с запада на восток по линии станция «Очаково» – станция метро «Новые Черемушки» – Люблино и пространственно приуроченной к северному крылу флексуры, простирающейся вдоль северного разлома Подмосковного авлакогена [6].

По своим физико-механическим свойствам все карбонатно-глинистые отложения верхнего и среднего карбона, при условии их сохранности, могут служить надежной опорой, как для фундаментных плит, так и для нижних концов (пят) свай-стоек. Физико-механические свойства отложений московского и касимовского ярусов, полученные по результатам обобщения исследований на различных участках ММДЦ «Москва-Сити» приведены в приложении 2.

 


Стратиграфические подразделения

Геол. индекс

Литологическое описание

Распространенность

Мощ-ность

Общие

Региональные

Отдел

Ярус

Свита

Подсвита

Верхний

Гжельский

Речицкая

Верхняя (щелковская)

C3 2

Глины с подчиненными прослоями песков и единичными прослоями мергелей и органогенных известняков

Локальные повышения на северо-востоке (р-н Щелково), востоке (Люберцы)

до 5 м.

Нижняя (русавкин-ская)

C3 rč1

Известняки, прослои доломитов, конкреции кремня, окремненные по фауне

Локальные повышения в центральной части города, на северо-востоке (р-н Щелково), востоке (Люберцы)

до 6м.

Касимовский

Яузская

Верхняя (трошков-ская)

C3 jaz2

Мергели, глины пестроцветные – красные, лиловые, зеленоватые.

5-6 м.

Нижняя (Измайлов-ская)

C3 jaz1

Известняки, часто доломитизированные, доломиты, участками окремненные

Северо-западная часть города, северо-восточный сегмент центральной части, локальные повышения доюрского рельефа на северо-востоке (р-н Щелково), востоке (Люберцы)

6-10, чаще 8-9 м.

Тестовская

Верхняя (Мещерин-ская), верхняя пачка

C3 ts2

Глины пестроцветные (преимущественно красные), мергели с редкими прослоями известняков

3-7, чаще 4-5 м.

Нижняя (Перхуров-ская) – верхняя (Мещерин-ская), нижняя пачка, нерасчленен-ные

C3 ts1- ts2

Известняки, доломиты часто окремненные, с редкими подчиненными прослоями мергелей и глин

Центральная, северная часть территории города (в доюрских палеодолинах и локальных понижениях доюрского рельефа размыты)

6-12, чаще 9-10 м.

Хамовни-ческая

Верхняя (Неверов-ская)

C3 hm2

Мергели, глины пестроцветные (преимущественно красные), с редкими маломощными прослоями известняков.

3,5-10, чаще 6-8 м.

Нижняя (ратмиров-ская)

C3 hm1

Известняки, реже доломиты с единичными прослоями мергелей и глин

центральная, северная часть территории города (в доюрских палеодолинах размыты)

4,5-10, чаще 5-7 м

Кревякин-ская

Верхняя (воскресен-ская)

C3 kr2

Мергели, глины пестроцветные (преимущественно красные), с редкими прослоями известняков и доломитов

7-10, чаще 8-9 м.

Нижняя (Суворов-ская)

C3 kr1

Органогенные и органогенно-глинистые известняки с прослоями глин и мергелей

центральная, северная часть территории города (локально размыты в доюрских палеодолинах)

6,5-12, чаще 9-10 м

Средний

Московс-кий

Подольская и мячковская нерасленен-ные

C2 pd-

Известняки и доломиты с единичными маломощными прослоями глин и мергелей

Повсеместно, за исключением небольшого участка на юго-западе г. Москвы

до 50-60 м


При этом заглубление фундаментных плит в отложения среднего отдела каменноугольной системы, относящиеся к нерасчлененным подольской и мячковской свитам (C2pd-mc) может быть затруднено тем фактом, что они служат коллектором для подольско-мячковского водоносного горизонта. Этот горизонт характеризуется значительной величиной напора, большой проводимостью и водообильностью и является эксплуатационным. Величина водопроводимости для него достигает 2200 м2/сут, а иногда и больших значений. Вскрытие этих пород в строительном котловане будет сопряжено с проведением откачек колоссальных объемов воды с целью недопущения возникновения водопритоков, что, во-первых, является крайне сложной задачей в техническом плане, а во-вторых может привести к образованию депрессионных воронок многокилометрового радиуса. Этот факт был подтвержден результатами гидрогеологического моделирования, выполненного в рамках проведения инженерно-геологических изысканий на участках №№17-18 ММДЦ «Москва-Сити» (см. главу 4).

В южной части г. Москвы в районах Бирюлево и Царицыно уровень подземных вод располагается на 5-15 м ниже кровли подольско-мячковских отложений, однако глубина залегания кровли среднекаменноугольных пород на этом участке составляет более 70 м. Локальные зоны понижения уровня подольско-мячковского водоносного горизонта ниже его кровли в северной и северо-восточной частях г. Москвы приурочены к участкам откачки подземных вод для целей технического водоснабжения и для нужд метростроя. Так, например, в районе Останкино уровень подземных вод подольско-мячковского водоносного горизонта снижен на 50-60 м относительно естественного уровня [71, 96]. Теоретически на этих территориях возможно заглубление фундаментной плиты в отложения среднего отдела каменноугольной системы, однако, во-первых, при оценке такой возможности должно быть произведено гидрогеологическое моделирование, учитывающее вариант приостановки или прекращения водоотбора и, как следствие, полного или частичного восстановления уровенного режима подольско-мячковского водоносного горизонта, а во-вторых необходимо принимать во внимание высокую вероятность активизации карстовых процессов под влиянием колебания уровней подземных вод в карбонатной толще и вследствие наличия нисходящей фильтрации вышезалегающих водоносных горизонтов.

В то же время, невыветрелые и незакарстованные среднекаменноугольные известняки и доломиты могут служить хорошим основанием для упора свай-стоек. В этом случае опять же необходимо проведение тщательного анализа гидрогеологической обстановки с проведением расчета объемов возможных притоков в котлован на стадии устройства свайного поля в случае устройства фундаментной плиты ниже установившегося уровня подольско-мячковского горизонта.

Отложения суворовской подсвиты кревякинской свиты (C3kr1), залегающие на мячковских породах с незначительным размывом, характеризуются значительной неоднородностью и представлены водоносными карбонатными породами различной прочности с локальным расположением в приподошвенной части подчиненных толщ, прослоев и линз относительно водоупорных глинисто-мергелистых отложений. В региональном отношении суворовский и подольско-мячковский водоносные горизонты связаны в единый водоносный комплекс, гидравлическая связь в котором осуществляется через многочисленные эрозионные окна в нижней относительно водоупорной мергелисто-глинистой толще суворовских отложений. Заглубление фундаментного основания сооружения в породы суворовской подсвиты сопряжено с необходимостью учета фактора наличия этой связи при проведении гидрогеологического моделирования.

Вышележащие отложения каменноугольной системы представлены чередующимися пачками карбонатных и глинистых пород. Карбонатные толщи являются коллекторами для водоносных горизонтов, глинистые выполняют роль водоупоров. Пример ММДЦ «Москва-Сити» (см. главу 4) показывает, что при условии относительной сохранности отложений, все они могут служить надежным основанием, как для плитных, так и для свайных частей фундаментов высотных зданий. В то же время, некоторые из толщ имеют ряд особенностей, влияющих на инженерно-геологические условия строительной площадки.

Каменноугольные глины существенно карбонатные (за исключением отложений щелковской подсвиты) твердой, реже полутвердой консистенции, армированы прослоями полускальных пород. При заглублении строительного котлована в толщи преимущественно глинистых грунтов в ряде случаев (в зависимости от величины напоров нижележащих водоносных горизонтов и мощности остаточной части толщи глинистых пород в основании котлована) должен быть осуществлен расчет вероятности развития процесса выпора дна котлована под воздействием гидростатического давления нижезалегающих напорных водоносных горизонтов. В случае если результаты моделирования допускают вероятность возникновения такого выпора, может быть необходима разработка комплекса мер по искусственному снижению величины уровней нижележащих водоносных горизонтов до момента достижения необходимой расчетной величины пригрузки дна котлована строящимся сооружением, как это было сделано при строительстве Центрального ядра ММДЦ «Москва-Сити».

В отличие от других пачек преимущественно глинистых пород каменноугольной системы, отложения неверовской подсвиты хамовнической свиты (C3hm2) на значительной части территории города имеют отчетливо выраженное двучленное строение. Если верхняя толща представлена переслаиванием карбонатно-глинистых пород с отчетливым преобладанием глинистой составляющей, то в составе нижней преобладают кавернозные доломитизированные пестроцветные мергели. Эти отложения вместе с залегающими ниже карбонатными породами ратмировской подсвиты (C3hm1) являются водовмещающими для ратмировского водоносного горизонта. Таким образом, мощность водоупорной части неверовской подсвиты сокращается до 3-4 м.

 В кровле каменноугольных отложений со значительным стратиграфическим несогласием залегает комплекс мезозойских пород, относящихся к юрской и меловой системам.

Кровля мезозойских отложений залегает на абсолютных отметках от 80 до 242 м и в значительной степени повторяет современный естественный рельеф. На фоне общего погружения палеорельефа в северо-восточном направлении наблюдается система погребенных долин, в большинстве случаев унаследованных современными. Центральной является палеодолина р. Москвы, имеющая многочисленные палеопритоки, наиболее крупными из которых являются палеодолины рек Яузы, Городни, Чертановки, Сходни, Серебрянки и Чермянки [96]. Частично в днищах этих долин мезозойские отложения полностью размыты, в результате чего четвертичные породы залегают непосредственно на каменноугольных. Наиболее полный разрез мезозойских отложений представлен в районе Теплостанской возвышенности, суммарная их мощность здесь достигает 120-130 м.

Обобщенное описание мезозойского разреза приведено в таблице 3, на рис. 14 представлена обзорная карта-схема распространения пород мезозойского комплекса.

В основании разреза юрской системы залегают имеющие весьма ограниченное распространение континентальные отложения, относящиеся к кудиновской (J2kd), люблинской (J2lb) и москворецкой (J2mr) толщам. Несколько шире распространены с несогласием их перекрывающие породы морского генезиса, относящиеся к криушской (J2kr) свите. Однако в целом комплекс вышеперечисленных отложений выполняет роль заполнителя углублений древнего рельефа и приурочен к доюрским долинам, в пределах которых, как правило, развиты карстовые процессы и явления.


Стратиграфические подразделения

Геол. индекс

Литологическое описание

Распространенность

Мощ-ность

Общие

Региональные

Система

Отдел

Ярус

Свита

Толща

Меловая

Верхний

Сантон-ский

Теньтиков-ская

K2tn

Трепелы, опоки, пески палево- и зеленовато-серые.

Локальные останцы в пределах Теплостанской возвышенности.

До 3 м.

Дмитровская

K2dm

Пески зеленовато-серые, песчаники разнозернистые, кремнистые.

До 3 м.

Загорская

K2zg

Пески желтые мелко и среднезернистые с линзами опоковидных глин, слюдистые.

Район Теплого Стана.

6-8, иногда до 10 м.

Коньяк-ский

Нижний

Сено-манский

Яхромская

K2jah

Пески зеленовато и желтовато-серые мелкозернистые.

5-8 м.

Альб-ский

Парамонов-ская

K1pr

Глины черные алевритистые, вверху – алевриты глинистые, внизу – пески глинистые с прослоями глин.

Юго-западная часть территории города.

23-25, местами до 30 м.

Гаврилков-ская

K1gv

Пески серо-зеленые разнозернистые, местами глинистые, иногда с песчаными фосфоритами

Юго-западная, частично западная части территории города.

3-7 м.

Апт-ский

Волгушин-ская

K1vlg

Вверху – пески зеленовато-серые, глинистые мелкозернистые с прослойками глин, внизу – глины алевритовые темно-серые с тонкими прослойками песков мелкозернистых.

Юго-западная, западная части территории города.

6-9 м.

Ворохобин-ская

K1vrh

Вверху – пески буровато или зеленовато-серые мелкозернистые слюдистые, с прослойками глин, внизу – глинистые алевриты или глины алевритовые темно-серые со слабым зеленоватым оттенком с тонкими прослойками песков тонкозернистых.

4,5-9, чаще 6-8 м.

Икшинская

K1bt+ik


Пески белые и желтые кварцевые мелкозернистые, слюдистые с линзами (стяжениями) слабых железистых песчаников, с тонкими прослойками каолиновых глин жирных и алевритовых преимущественно белого и сиреневого цветов.

Юго-западная, западная, южная, восточная части территории города, отдельные останцы на северо-востоке и севере.

14-16 м.

Баррем-ский

Бутовская

Готеривский

Котельников-ская

K1ktl

Глины алевритовые и алевриты сильно глинистые черные, с темно-фиолетовым оттенком, плотные с тонкими линзами и гнездами («рябец») белых песков тонкозернистых и алевритов.

Южная и юго-западная части территории города, отдельные останцы на западе, севере и северо-востоке.

2-3 м, редко до 6 м.

Гремячков-ская

K1kn÷gr

Вверху – пески и песчаники желтовато-серые разнозернистые, ожелезненные (K1gr), ниже серые пески и алевриты слабоглинистые, сильно слюдистые (K1sv), пески серые тонко и мелко зернистые (K1rs), пески ярко зеленые сильно глинистые тонко - средне зернистые железистые, глауконитовые (K1dk), пески серые тонко-мелкозернистые (K1kn), пески светло-серые до белых (K1lbr на востоке территории города).

Повсеместно, за исключением долинного комплекса р. Москвы и её притоков.

22-24 м.

Савельевская

Дьяков-ская

Ростовская

Бериас-ский

Кунцевская, люберецкая

Лопатинская

J3-K1lp

Пески глинистые зелено-черные глауконитовые, тонко-мелкозернистые, прослои глинистых алевритов; внизу часто фосфоритовая галька, вверху – стяжения песчаных фосфоритов.

Повсеместно, за исключением большей части долинного комплекса р. Москвы и её притоков.

От 4 до 7,5 м.

Юрская

Верхний

Титон-ский

Филевская

J3fl

Глинистые алевриты (до глин алевритовых), вверху тонкопесчаные супеси. Породы темно-серые и черные с зеленоватым оттенком, сильно слюдистые.

От 3,5 до 13,5 м, чаще 5-6 м.

Егорьевская

J3eg

Пески глинистые глауконит-кварцевые, зелено-черные, мелкозернистые, часто насыщенные конкрециями и галькой фосфоритов.

От 1,5 до 3 м.

Оксфорд-ский

Великодвор-ская и ермолинская нерасчленен-ные

J2-3vd-er

Вверху – глины темно-серые алевритистые, редко сланцеватые, преимущественно тугопластичные, известковистые, слюдистые с обильным раковинным детритом, внизу (2-4м) – глины серые тонко алевритистые до жирных, массивные.

Повсеместно, за исключением тальвегов крупных палеодолин р. Москвы и Яузы.

От 5 до 30-32 м.

Келло-вейский

Криушская

J2kr

Песчаные глины и глинистые пески, разнозернистые буро-серые, известковые с раковинным детритом и обильными железистыми оолитами, с прослоями песчаного мергеля.

Погребенные доюрские долины, локальные понижения доюрского рельефа

До 17 м, обычно 4-9 м.

Люблин-ская

J2lb

Алевриты песчано-глинистые и глины тонкопесчаные буровато-серые, тонкослоистые с прослоями тонкозернистых песков, с углистыми включениями и отпечатками растений.

В пределах погребенных доюрских долин.

До 9 м.

Средний

Батский

Москво-рецкая, верхняя подтол-ща

J2mr2

Глины болотные черные, жирные, алевритовые, с подчиненными прослойками песков, с углистыми включениями.

Локальные участки доюрских ложбин.

До 9 м, чаще 2-6.

Москво-рецкая, нижняя подтолща

J2mr1

Пески серые от тонко до средне зернистых, с углистыми включениями, внизу редко, - гравий карбонатных пород и кремня.

До 14 м.

Кудиновская

J2kd

Глины зелено-серые жирные, весьма плотные с единичными, тонкими линзами песка и углистыми отпечатками растений, внизу часто со щебнем карбонатных пород и кремня.

Локальные изолированные западины палеозойского рельефа в районах Преображенской площади, Проспекта Мира, Ходынки.

До 8 м.

Байос-ский



Выше залегает комплекс глинистых пород, относящихся к нерасчлененным великодворской, подосинковской, коломенской и ермолинской свитам (J2-3vd-er). Отложения этих свит имеют сходный литологический состав, различия в котором отмечаются только в опорных разрезах, охарактеризованных детальным послойным описанием и определениями фауны и микрофауны [96]. В технических отчетах и научных публикациях эта толща часто называется «келловей-оксфордскими глинами», иногда (в некоторых случаях весьма приблизительно) разделяясь на отложения келловейского и оксфордского яруса.

Представлены эти породы глинами черными, алевритистыми полутвердыми, реже тугопластичными, с карбонатным детритом, редкими желваками глинистых фосфоритов и конкрециями пирита и марказита. Иногда отмечается изменение окраски глин снизу вверх от светло-серой к черной и до зеленоватой из-за присутствия гнезд глауконитового песка. Преобладающая мощность этих отложений на территории г. Москвы 16-20 м, на юго-востоке в пределах палеодолины р. Москвы (в районах Люблино-Капотня, Орехово-Борисово) она увеличивается до 30-32 м, а на водоразделах палеозойского рельефа уменьшается до 5-10 м (Алтуфьево, Новослободская, ВДНХ).

Результаты анализа большого количества лабораторных исследований, выполненных в рамках проведения инженерно-геологических изысканий под различные объекты на территории г. Москвы, который был выполнен в НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, подтвердили выдержанность физических свойств, деформационных и прочностных характеристик по разрезу великодворско-ермолинских отложений. Верхняя (оксфордская) часть толщи характеризуется преобладанием глинистых фракций в гранулометрическом составе по сравнению с нижней (келловейской) и, как следствие, имеет большие значения коэффициента пористости e (в среднем 1,2 против 0,98) при близком среднем показателе текучести IL (0,04 и 0,06 соответственно). В соответствии с выявленной корреляционной зависимостью между этими показателями физических свойств и модулем деформации E, нормативные значения показателя E составляют соответственно 20 и 22 МПа. Нормативные значения прочностных показателей – угла внутреннего трения φ и удельного сцепления C при консолидированно-дренированном срезе равны 18º и 60 МПа для келловейских пород и 17º и 70 МПа для оксфордских [25].

Залегающие выше отложения, относящиеся к егорьевской (J3eg), и филевской (J3fl) свитам, развиты повсеместно за исключением днищ крупных доледниковых долин. Во многих публикациях и технических отчетах по проведению инженерно-геологических изысканий комплекс этих отложений часто называется «волжским ярусом», что не соответствует современной схеме стратификации.

Егорьевская свита представлена песками черными, черно-зелеными, глауконит-кварцевыми с редкими включениями песчаника и конкрециями черных глинистых фосфоритов, реже алевритовыми глинами, суглинками. Мощность отложений в основном колеблется в пределах 1,5-3 м. Стабильность литологических и геофизических характеристик (на диаграммах гамма-каротажа резкие пики с активностью 30-40 мкр/час на фоне окружающей породы с активностью 8-12 мкр/час) характеристик позволяет использовать породы егорьевской свиты в качестве маркирующего горизонта, гипсометрия подошвы которого отражает структурный план мезозойских отложений [96]. Абсолютные отметки подошвы свиты варьируются в пределах от 100-110 м в субширотном направлении Заречье-Очаково-Косино до 130 м в районе Митино.

Еще одна важная особенность егорьевских отложений – наличие в них егорьевского водоносного горизонта, величина напора которого при небольшой мощности водоносной части может превышать 10 м. Несмотря на это, данный водоносный горизонт мало изучен и редко фиксируется в процессе бурения инженерно-геологических скважин.

Филевская свита представлена глинистыми алевритами, иногда супесями, алевритовыми глинами сильно слюдистыми с включениями пирита, фауны. Несмотря на то, что эти породы как правило характеризуются значительной величиной модуля деформации (в среднем 20 МПа), они обладают тиксотропными свойствами [5], что существенно осложняет условия освоения подземного пространства – в частности процесс прокладки тоннелей и, что особо актуально для высотного строительства, устройство свайных полей. Нормативные значения показателей φ и C для глин филевской свиты составляют 21º и 40 МПа соответственно. Такие специфические свойства, а также высокая вероятность наличия в основании свиты егорьевского водоносного горизонта, абсолютные отметки уровня установления которого в большинстве случаев выше отметок кровли филевских отложений не позволяют рассматривать эти отложения в качестве «опорных толщ» для фундаментов высотных зданий.

Залегающие выше отложения, относящиеся к нижнему отделу меловой системы (для лопатинской свиты J3-K1lp – объединенному с верхним отделом юрской системы), характеризуются достаточно высокой степенью неоднородности состава и свойств. В региональном масштабе нижнемеловые породы представляют собой неравномерное переслаивание песчано-глинистых пород с преобладанием песков, иногда с включениями песчаных фосфоритов и стяжениями и редкими прослоями песчаников, со сложными структурными и текстурными особенностями. Пески преимущественно пылеватые и мелкие, плотного сложения. Глинистые отложения, как правило по составу и свойствам схожи с породами филевской свиты и представлены в основном глинистыми алевритами, по гранулометрическому составу – супесями, суглинками.

Исключение составляет парамоновская свита K1pr, залегающая в кровле нижнемеловых отложений и представленная мощной выдержанной по простиранию толщей черных жирных глин, преимущественно полутвердой и тугопластичной консистенции. В подошве свиты встречаются прослои песков, в кровле – глинистых алевритов. Эти отложения имеют ограниченное распространение и встречаются только в пределах водораздельной поверхности в юго-западной части города. Глинистые породы парамоновской свиты служат водоупором для надпарамоновского водоносного комплекса, в то время как вся толща нижезалегающих нижнемеловых грунтов как правило обводнена. В ней могут быть выделены несколько локально распространенных водоносных горизонтов, разделенных относительными водоупорами и являющихся частью надъюрского водоносного комплекса – волгушинский, ворохобинский, бутовско-икшинский, кунцевский.

Таким образом, нижнемеловые породы с позиции устройства оснований высотных зданий могут быть разделены на два структурных этажа. Комплекс песчано-глинистых отложений нижнего мела характеризуются преобладанием в разрезе обводненных тонкодисперсных песков и глинистых алевритов. Пески плотного сложения характеризуются слабой деформируемостью, однако способны проявлять плывунные свойства при вскрытии в строительном котловане. Проходка такого рода котлована возможна под защитой противофильтрационной завесы, заглубленной в толщу относительно водоупорных пород, распространенных повсеместно в пределах контуров сооружения (или его заглубленной части). В то же время эти отложения могут служить надежной средой для свай, передающих нагрузку по боковой поверхности. Достоверный расчет конфигурации свайного фундамента в таких отложениях может быть произведен с широким использованием метода статического зондирования на значительную глубину.

Толща глинистых пород парамоновской свиты, напротив представляет собой надежное основание для плитных частей фундаментов высотных зданий. При этом, скорее всего, конфигурация фундамента будет плитно-свайной с заглублением концов свай в толщу нижезалегающих песчано-глинистых отложений, однако окончательный выбор конструкции фундамента возможен только по результатам инженерно-геологических изысканий с проведением полевых и лабораторных исследований, геомеханического и гидрогеологического моделирования.

Над отложениями парамоновской свиты в пределах Теплостанской возвышенности залегают породы яхромской (K2jah), загорской (K2zg) и дмитровской (K2dm) свит верхнего мела, представленные преимущественно песками, а также очень ограниченно распространены останцы кремнистых пород (трепелы, опоки) теньтиковской свиты (K2tn). В целом верхнемеловые отложения по составу и свойству схожи с «допарамоновскими» нижнемеловыми породами, но в них в большей степени преобладает песчаная составляющая.

Отложения четвертичной системы на территории г. Москвы представлены неоплейстоценовыми и голоценовыми породами. Распространены они практически повсеместно, за исключением непротяженных отрезков крутых речных долин, преимущественно в нижней части склонов, где обнажаются коренные породы. Средняя мощность четвертичных образований составляет 20-30 м, в некоторых местах Теплостанской возвышенности она сокращается до первых метров, а в областях развития погребенных палеодолин может превышать 50 м.

Обобщенное описание разреза отложений четвертичной системы приведено в таблице 4, а на рис. 15 представлена схема их взаимоотношения. В отличие от каменноугольных и мезозойских отложений, породы четвертичного чехла характеризуются дискретным распространением, большей изменчивостью фациального состава и мощностей. По генетическому признаку наиболее распространенными являются аллювиальные отложения, слагающие долины р. Москвы и её притоков, и комплекс ледниковых и водно-ледниковых образований двух последних для этой территории оледенений – донского и московского. Более древние отложения (в том числе и фрагментарно сохранившиеся образования сетуньской морены) залегают в основном в понижениях дочетвертичного рельефа и не всегда поддаются расчленению.


Стратиграфические подразделения

Генезис

Геол. индекс

Литологическое описание

Распространенность

Мощность

Общие

Региональные

Раздел

Звено

Горизонт

Голоцен

Современный (голоценовый)

Техногенные отложения

tH

Преимущественно переотложенные грунты, смешанные с бытовым и строительным мусором, свалки бытовых и промышленные отходов, поля фильтрации и т.д.

Практически повсеместно, за исключением отдельных участков лесопарковых зон.

До 20 м.

Болотные отложения

plH

Торф, суглинки.

Встречаются на востоке, западе, северо-западе территории.

До 5 м.

Аллювиально-делювиальные отложения современных оврагов

a, dH

Суглинки, супеси.

Юго-западная часть территории города.

До 2 м.

Отложения поймы

aH

Пески, суглинки, галечники, гравийники, торф.

Пойменные террасы практически всех рек.

До 16 м.

Озерные и болотные отложения

l,pl III

Глины, суглинки, торф, мергели, пески.

Фрагментарно развиты повсеместно, наиболее распространены на севере и востоке территории.

До 14 м.

Деляпсий

dl III-H

Оползни и обвалы смешанного состава.

Крутые склоны долины р. Москвы и приустьевых частей её притоков.

До 30 м.

Неоплейстоцен

Верхнее

Покровные образования

L,d III

Лессовидные суглинки и супеси.

Водоразделы и склоны долин.

До 4-5 м.

Делювиально-аллювиальные отложения древних балок

d,a III

Пески, супеси с гравием и галькой.

Развиты на участках водоразделов на правом берегу р. Москвы.

До 10 м.

Ленинградский-осташковский

Аллювиальные отложения I надпойменной террасы

a1III ln-os

Пески, супеси, суглинки, глины.

Долины р. Москвы и её притоков.

До 10-12 м.

Калининский

Аллювиальные отложения II надпойменной террасы

a2 III kl

Пески с гравием и галькой.

До 12 м.

Микулинский

Озерно-болотные отложения

pl,l IIImk

Суглинки, иногда карбонатные, мергели, глины с прослоями торфа.

Небольшие локальные залежи в пределах древних озерных котловин.

До 10 м.

Делювиальные отложения

d II-III

Пески, супеси.

Подножья и нижние части склонов водоразделов в р. Крылатское, верховьях р. Городни.

2-5 м.

Среднее

Московский (верхняя часть)

Аллювиально-флювиогляциальные отложения  3-й надпойменной террасы

a,f3 II ms3

Пески, с гравием и галькой.

Долины р. Москвы и крупных её притоков.

До 13-15 м.

Флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения

f,lgIIms3

Пески, супеси, суглинки.

Фрагментарно распространены повсеместно за исключением долинного комплекса р. Москвы и её крупных притоков.

До 10 м.

Наледниковые флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения

f,lgepIIms3

Суглинки, супеси, пески.

Небольшие участки водоразделов.

2-5 м.

Московский (средняя часть)

Флювиогляциальные отложения открытых наледных каналов

fnk II ms2

Гравийно-галечные отложения, пески.

Участки краевой морены вблизи западной границы города.

До 5 м.

Ледниковые отложения (морена); внутриморенные образования

g II ms2;

in gIIms2

Суглинки, глины с гравием, галькой, валунами, валунно-галечные отложения с прослоями песков, супесей.

Повсеместно за исключением долинного комплекса р. Москвы и её крупных притоков.

От 2 до 25-30 м.

Лихвинский

Озерные и

болотные отложения

l, pl II lh

Глины иловатые и карбонатные, торф, пески.

Крайне ограниченное.

2-7 м.

Нижнее

Донской (верхняя часть) – московский (нижняя часть)

Флювиогляциальные, ледниково-озерные, аллювиальные и озерные отложения.

f,lg I ds3-II ms1

Пески, суглинки, супеси, глины, торф.

Повсеместно за исключением Теплостанской возвышенности, отдельных участков на востоке и северо-востоке территории города.

От 2-3 до 20 м.

Донской (средняя часть)

Ледниковые отложения (морена); внутриморенные образования

gIds2;

in gIds2

Суглинки, глины с гравием, галькой, валунами, валунно-галечные отложения с прослоями песков, супесей.

До 25 м, чаще 5-10 м.

Внуковская серия - донской горизонт (нижняя часть)

Флювиогляциальные, ледниково-озерные, ледниковые (сетуньская морена), аллювиальные и озерные отложения

a,f Ivk-ds1

Пески желтовато- и зеленовато-серые, часто глинистые и супеси с прослоями суглинков и глин, в подошве иногда с щебнем коренных пород.

Широко распространены, приурочены к понижениям дочетвертичного рельефа.

До 25 м.






Частично наследуя формы палеорельефа, а, иногда, заполняя и нивелируя их, четвертичные образования формируют современный рельеф территории г. Москвы. По генезису в пределах рассматриваемой территории выделяются два основных типа рельефа: эрозионно-аккумялятивный рельеф долины р. Москвы и аккумулятивный и эрозионно-аккумулятивный рельеф связанный с московским оледенением. При этом, необходимо отметить, что естественный рельеф территории города был существенно изменен в результате антропогенной деятельности человека, что выражено в засыпке оврагов, планировке территории и т.д.

К грунтам четвертичного возраста, представляющим собой объективно неблагоприятное основание для фундаментов высотных зданий можно отнести обвально-оползневые отложения dl III-H, приуроченные к зонам развития гравитационных процессов и специфические грунты болотного и озерно-болотного генезиса (pl H; l,pl III-H), а также пойменные отложения aH, часто представленные водонасыщенными органогенно-глинистыми образованиями текучей и текучепластичной консистенции. Впрочем, эти породы имеют приповерхностное залегание, и мощность их редко превышает 10 м, из чего следует, что в области их распространения, как правило, возможна проходка строительных котлованов под защитой противофильтрационных ограждений с заглублением дна в подстилающий их водоупор.

Отложения 3-х надпойменных террас р. Москвы и её притоков, водно-ледниковые образования, а также нерасчлененный комплекс флювиогляциальных, ледниково-озерных, ледниковых и аллювиальных отложений, залегающий в основании четвертичного чехла a,f Ivk-ds1 не могут быть однозначно охарактеризованы в этом отношении ввиду существенной вариативности состава и свойств. При анализе инженерно-геологических условий участка строительства в области распространения этих пород необходимо учитывать некоторые их специфические особенности. Отложения первой (a1IIIln-os) и второй (a2IIIkl) надпойменных террас могут перекрывать древние котловины, заполненные озерно-болотным материалом (pl,l IIImk). Породы нерасчлененного комплекса a,f Ivk-ds1, ввиду своего заглубленного залегания, как правило, являющиеся коллектором для напорного водоносного горизонта, при преобладании в гранулометрическом составе мелких и пылеватых песчаных фракций могут проявлять плывунные свойства.

На фоне остальных пород четвертичного чехла относительной выдержанностью состава и свойств характеризуются моренные отложения московского (gIIms2) и донского (gIds2) оледенений (рис. 16).

Моренные образования донского оледенения распространены достаточно широко, но на дневную поверхность выходят лишь в долине р. Москвы и некоторых её притоков, где они слагают нижние части склонов а также цоколи 2-й и 3-й надпойменных террас. Отсутствуют они в тальвегах долины р. Москвы, низовьях и отдельных отрезках среднего течения р. Яузы, по долинам некоторых рек на юге территории, а также в пределах территории с наибольшими абсолютными отметками – Теплостанской возвышенности. Морена представленая в большинстве случаев суглинками, реже – грубыми песчанистыми глинами с гравием, галькой и валунами. Цвет пород серый и темно-серый, иногда почти черный, верхам морены присуща красно-коричневатая окраска. Среди обломков по составу резко преобладают осадочные породы, в первую очередь известняки, значительно реже отмечаются валуны метаморфических и изверженных пород. На отдельных участках на водоразделе рек Яузы и Пехорки в толще суглинков встречаются маломощные линзовидные прослои песков.

Ледниковые отложения московского горизонта gIIms2 еще более широко распространены на территории г. Москвы. Отсутствуют они лишь на отдельных отрезках современных долин р. Москвы и её крупных притоков. Абсолютные отметки подошвы колеблются от 238-240 в районе Теплостанской возвышенности до 145-148 м на западе территории. Отложения представлены суглинками, реже глинами красновато-коричневого и темно-бурого цвета, вверху иногда – кирпично-красными, вблизи основания местами темно-серыми, неравномерно известковистыми, иногда сильно опесчаненными с дресвой, гравием, галькой и валунами магматических, метаморфических, редко осадочных пород. На некоторых участках, преимущественно на севере и северо-западе территории, где для морены московского оледенения характерны максимальные мощности, в толще глинистых отложений прослеживаются протяженные горизонты (один или два) песков, мощность которых колеблется от 2 до 10 м (in gIIms2).

Моренные отложения донского и московского оледенений разделены толщей донско-московских флювиогляциальных, аллювиальных и озерных отложений f,lg I ds3-II ms1. Представлены они преимущественно песками серыми, желтовато-серыми, часто глинистыми слабо сортированными, иногда содержащими включения гравия и гальки, реже супесями и суглинками. В единичных скважинах на западе территории г. Москвы в толще водно-ледниковых отложений донско-московского межледниковья были отмечены линзы и прослои озерных и болотных отношений, относящихся к лихвинскому горизонту (l,pl II lh) и представленные иловатыми глинами, карбонатными суглинками, реже песками с прослоями торфа и гитий [96].

Как правило, в зоне обоюдного развития ледниковых отложений донского и московского оледенений, донско-московские межморенные отложения имеют мощность не превышающую 2-3 м и наоборот, в местах размыва донской морены, она может достигать 20 м и более. В случае если межледниковые породы отсутствуют, грунты московской и донской морен, залегающие непосредственно друг на друге, плохо поддаются расчленению.

Незначительные различия в составе глинистых ледниковых грунтов донского и московского оледенений в малой степени влияют на их инженерно-геологические свойства. По данным Голодковской Г.А. и Лебедевой Н.И. [5], в среднем для моренных суглинков угол внутреннего трения φ изменяется в пределах от 18 до 20°, а сцепление C составляет 0,05 МПа. Для суглинков донского возраста в юго-западной части территории г. Москвы характерно повышенное по сравнению с остальной территорией содержание глинистых частиц, в результате чего они характеризуются несколько повышенным числом пластичности и заниженным углом φ (16-17°).

На протяжении всего периода освоения территории г. Москвы, при застройке водораздельных территорий, выполненных суглинками московской и донской морены, эти грунты использовались в качестве оснований для фундаментов мелкого и среднего заложения. Не составляют исключения и высотные здания – на рис. 17 приведен характерный геолого-литологический разрез по строительной площадке высотного здания на юго-западе Москвы, процесс проектирования подземной части которого был описан Кубецким В.Л. и Ивановым В.В. [45]. Геологическая индексация на разрезе соответствует стандарту предприятия ГУП «Мосгоргеотрест» [111]. Фундамент описанного сооружения плитно-свайный. Основанием для 1,5-метровой плиты сооружения служат моренные суглинки и глины донского возраста, концы свай заглублены в толщу плотных обводненных песков нижнемелового возраста.

В связи со всем вышеизложенным, комплекс ледниковых отложений донского и московского возраста в данной работе рассматривается как единая толща, характеризующаяся относительно благоприятными для устройства оснований высотных зданий свойствами. При этом при распространении моренных отложений обоих оледенений, должен быть учтен факт наличия межледниковых грунтов, а на северо-западе и северо-востоке территории – горизонтов московских внутриморенных песчаных отложений. В ряде случаев эти отложения обводнены и служат коллектором для межморенного и внутриморенного водоносных горизонтов, которые часто имеют напорный характер. В этом случае, как показано ниже данные грунты могут проявлять плывунные свойства. Кроме того, нужно понимать, что моренные грунты московского и донского оледенений, как правило, имеют приповерхностное залегание и ориентация на них в качестве опорных толщ может накладывать ограничения по заглубленности строительного котлована, а следовательно и на подземную этажность высотного здания.

Анализ распространения и развития на территории г. Москвы опасных инженерно-геологических процессов и явлений, влияющих на безопасность высотного строительства. К опасным инженерно-геологическим процессам и явлениям, распространенным на территории г. Москвы относятся карстово-суффозионные процессы, оползнеобразование, подтопление и заболачивание территории, плывуны.

 Карстовые процессы на территории г. Москвы связаны с наличием в разрезе растворимых и проницаемых карбонатных пород каменноугольного возраста.

Наиболее интенсивно процесс карстообразования развивался на протяжении длительных континентальных перерывов, когда происходил размыв ранее отложившихся осадков, сопровождающийся образованием глубоких речных врезов и создавались благоприятные условия для проникновения в толщу карбонатных пород пресных вод. В связи с этим, участки, в наибольшей степени подверженные карстовым процессам, приурочены к придолинным участкам и бортам древних речных врезов.

На протяжении длительной истории геологического развития к настоящему времени на территории г. Москвы сформировалось два типа карстовых форм: развитые непосредственно в растворимых породах и в отложениях, перекрывающих закарстованные толщи.

В толщах карбонатных пород каменноугольного возраста на территории г. Москвы карстовые проявления представлены кавернами, порами, расширенными трещинами, полостями и окружающими их брекчированными зонами, измененными до мучнисто-глинистого состояния отложениями. Карстовые пустоты верхней (в пределах 3-15 м от кровли каменноугольных отложений) части карбонатных карстующихся пород почти всегда заполнены глиной, карбонатной мукой, песком, реже гравийно-галечниковыми отложениями, в отдельных случаях – переотложенными четвертичными песчаными и обломочными грунтами.

К условиям, теоретически служащим предпосылками для образования поверхностных карстово-провальных явлений относятся: наличие в каменноугольных отложениях карстовых пустот, повышенная их трещиноватость, пониженная мощность перекрывающих водоупорных отложений, в первую очередь, юрского возраста, наличие незначительных положительных структур, геологически длительное существование водораздельного режима подземных вод. Несмотря на то, что этим условиям удовлетворяют несколько участков на территории города, все в настоящее время достоверно известные карстовые провалы сосредоточены на территории, не превышающей 1,7% площади города в северо-западном округе в районе Хорошевского шоссе (рис. 18). Здесь насчитывается около 50 провальных воронок, 13 из которых были детально изучены. Диаметры воронок в некоторых случаях достигают 70 м, глубина меняется в интервале от 1,5 до 5-8 м, иногда и больше. Эта территория, ограниченная с юга Хорошовским шоссе и проспектом Маршала Жукова, с севера улицей Вершинина и Песчаной площадью, Живописной улицей с запада и Беговой улицей на востоке.

В геоморфологическом отношении участок представляет собой фрагмент высокой аллювиальной террасы, прорезанной сетью малых рек, наиболее значительная из которых, Ходынка, заключена в коллектор. Естественный рельеф был существенно изменен. Необходимо отметить, что на этой территории имелись песчаные карьеры, глубина которых превышала 10 м, впоследствии засыпанные. Вплоть до конца XIX в. эта территория использовалась для военных целей: размещения казарм, складов, летних лагерей и стрельбищ. Массовая застройка участка была завершена во второй половине 60-х гг. прошлого века, в дальнейшем строительное освоение района производилось точечным способом. В начале 70-х гг. через территорию участка был проложен Краснопресненский радиус метро мелкого заложения.

На этой территории повсеместно встречаются и образуются небольшие западины суффозионно-техногенного происхождения: микропровалы над вводами инженерных коммуникаций в здания, проседания над трассами водопровода теплоснабжения и т.д. Отдельного упоминания заслуживают постоянно возобновляющиеся западины в асфальтовом покрытии у станций метро Октябрьское поле, Полежаевская, Беговая. Воронки, образовавшиеся в течение последних 10-12 лет, предположительно карстового происхождения, продолжают развиваться [96].

К аналогичным по инженерно-геологическим условиям участкам, в пределах которых пока не было зафиксировано проявления поверхностных карстово-суффозионных форм, выделяются в районах Строгино и Троице-Лыково, Силикатного проезда, Краснопресненской набережной, площади Киевского вокзала, Нагатинской поймы и в других местах.

Необходимо помнить, что, так как для высотных зданий характерны одновременно глубокое заложение фундаментов и увеличенная по сравнению с другими сооружениями глубина взаимодействия с литосферой, необходимо крайне аккуратно подходить к оценке карстово-суффозионной опасности на строительной площадке. На рис. 19 приведена обзорная карта распространения геологических процессов и явлений на территории г. Москвы, на которой оконтурены зоны, в пределах которых в процессе бурения инженерно-геологических скважин были зафиксированы закарстованные и кавернозные карбонатные породы каменноугольного возраста. Большинство данных зон приурочено к потенциально опасным в карстово-суффозионным отношении геоморфологическим элементам, сформированным в результате эрозионно-аккумулятивной деятельности притоков р. Москвы (в свою очередь несущих некоторую преемственность со стороны древних дочетвертичных и домезозойских потоков). В то же время нужно понимать, что эта территория характеризуется наиболее близким к поверхности залеганием каменноугольных отложений, а, следовательно, и максимальной их изученностью. Это значит, что за её пределами возрастает вероятность обнаружения невскрытых ранее проявлений карстово-суффозионных процессов, а значит, исследования карстово-суффозионной опасности участка строительства высотного здания должны быть проведены независимо от его местоположения, что и оговорено в соответствующих нормативных документах.

В то же время, в пределах значительной части территории, относящейся к долинному комплексу (в особенности в восточной его части), нарушений в толще карбонатных пород выявлено не было.

Таким образом, можно сделать вывод, что выявленное развитие карстово-суффозионных процессов и явлений на том или ином участке территории города можно отнести к факторам, исключающим их выбор на этапе градостроительного обоснования в качестве площадок строительства высотных зданий. Значительная степень кавернозности и трещиноватости отложений, характеризующая территорию как потенциально подверженную карстово-суффозионным процессам может служить сигналом, который необходимо предусмотреть на этапе составления программы работ по проведению инженерно-геологических изысканий.

Вторая группа инженерно-геологических процессов, распространенных на территории г. Москвы, имеет гравитационную природу. Это оползневые процессы и явления. 

В пределах городской территории Москвы распространены как глубокие оползни с заложением поверхности скольжения на десятки метров от бровки склона, так и мелкие и приповерхностные оползни.

Глубокие оползни развиты в долинах и на излучинах р. Москвы на правом её берегу. Это участки склонов (в скобках приведено название участков по реестру оползней государственного мониторинга окружающей среды): от устья р. Сетуни до бывшей Андреевской богадельни (Воробьевы горы); от церкви Вознесения до моста Курской ж/д (Коломенское); в Суворовском парке (Фили-Кунцево); по ул. Живописной (Щукино); по Карамышевской набережной (Хорошово-1); от ул. Народного ополчения до ул. Демьяна Бедного (Хорошово-2); по ул. Нижние Мневники (Н. Мневники); по ул. Кульнева (Поклонная гора); вблизи ул. Крылатской (Серебряный Бор); от моста ж/д до ул. Борисовские пруды (Москворечье); Чагинский мыс (Чагино) и в м/р Капотня (Капотня). На 2-х участках долины р. Сходни склон также поражен глубокими оползнями – это участки по бульвару и ул. Яна Райниса (Сходня) и вблизи деривационного канала (Тушино).

Площадь глубоких оползней изменяется от 0,2 до 1 км2. По своему механизму они относятся к оползням выдавливания или сдвига. Развиты такие оползни на склонах высотой 15-70 м, крутизной 9-17°. Основным деформирующимся горизонтом являются юрские глины великодворской и ермолинской свит (J2-3vd-er). Они залегают на различной высоте по отношению к урезу воды в реке: от 8-12 м ниже уровня до почти полного сложения ими всего склона.

На момент написания работы по результатам мониторинга ОАО «Геоцентр-Москва», работам институтов Геоэкологии и Физики Земли РАН, из 14 участков, пораженных глубокими оползнями, на 7 отмечается активность оползневых процессов. На двух из них – (Хорошево-1 и в микрорайоне Сабурово), активизация процессов привела к основному смещению массива (отколу нового блока от плато и смещению оползневой террасы). Основным фактором, вызывающим смещение грунтов, является техногенное воздействие – переувлажнение грунтов в результате утечек из коллекторов ливневой канализации и пригрузка склона отвалами грунтов. На 3-х участках из 7 активизация произошла в условиях выполненного широкого комплекса противооползневых мероприятий.

На остальных участках оползни неактивные вследствие как выполнения противооползневых мероприятий, так и наличия естественного контрфорса в подошве склона, роль которого выполняют пойменные отложения.

Также в процессе построения карты распространения геологических процессов и явлений были выявлены отдельные участки, которые были классифицированы как потенциально опасные в отношении развития глубоких оползней. Критериями такой классификации служила высота склона (>8 м) и залегание в приподошвенной части юрских глинистых отложений.

Значительно шире на территории г. Москвы распространены территории, потенциально опасные в отношении развития мелких и поверхностных оползней. В основном они приурочены к южной, юго-западной и западной частям города, к долинам рек Сетуни, Очаковки, Битцы, Котловки и др. На склонах этих рек в разные годы были выявлены отдельные мелкие оползни с преимущественной глубиной захвата 1-5 м, реже до 10 м. По механизму образования эти оползни в основном вязкопластичные (оползни-потоки, оплывины), иногда встречаются оползни суффозионной природы. Смещающиеся породы в основном относятся к четвертичной, реже к меловой и юрской системам [96], Данные оползни скорее представляют опасность для объектов неглубокого заложения.

Таким образом, можно сделать вывод, что оползни глубокого заложения представляют серьезную опасность для высотных объектов. Независимо от степени активности в настоящее время строительство сооружения, оказывающего столь серьезное давление на основание с большой вероятностью может привести к изменению НДС массива с приведением оползневого склона в активную фазу. Соответствующее ограничение содержится и в действующих нормативных документах (см. раздел 1.2). Учитывая, что территории расположенные в пределах зон влияния глубоких оползней (активных, пассивных или потенциально возможных) занимают незначительную часть территории города, строительство высотных сооружений в их пределах должно быть исключено еще на этапе градостроительного регулирования.

Наиболее динамично развивающимся инженерно-геологическим процессом в пределах г. Москвы является подтопление территории грунтовыми водами. Процесс имеет преимущественно техногенный характер и связан с изменением гидродинамического режима приповерхностных горизонтов подземных вод вследствие возникновения барражного эффекта вследствие строительства подземных сооружений, засыпки оврагов, с наличием утечек из водонесущих коммуникаций и т.д.

В настоящее время в постоянно подтопленном состоянии находится около 30% городской территории (что означает, что уровень грунтовых вод на протяжении всего годового цикла залегает на глубине, не превышающей 3 м), 20-25% площади периодически подтапливается грунтовыми водами (т.е. уровень залегает на этой глубине на протяжении периодов паводков и половодий или по техногенным причинам).

Наиболее неблагоприятная ситуация с подтоплением наблюдается в восточной части города. В настоящее время в постоянно подтопленном состоянии находится около 40% территории Восточного административного округа, ещё 30% его площади периодически подтапливается [96].

С подтоплением тесно связан процесс заболачивания, в результате которого происходит образование слабых органогенных грунтов.

Нужно заметить, что строительство высотных зданий в большинстве случаев предполагает значительное заглубление подземной части (10 м и более), которая в большинстве случаев контактирует с подземными водами. Однако, ограждение строительного котлована при этом практически всегда выполняет гидроизоляционные функции. Таким образом, при проектировании высотных зданий явление подтопления территории должно быть рассмотрено, прежде всего, не с позиций опасности по отношению непосредственно к строящемуся объекту, а с позиций прогнозного расчета и принятия мер по минимизации рисков для окружающей застройки, возникающих в результате динамического изменения уровня грунтовых вод, обусловленного барражным воздействием противофильтрационных конструкций.

Еще одно распространенное, но достаточно малоизученное явление на территории г. Москвы – наличие в разрезе плывунно-неустойчивых грунтов. Под такого рода грунтами понимаются, прежде всего, водонасыщенные пылеватые и мелкие пески, которые при вскрытии их в процессе проходки строительных котлованов, тоннелей, горных выработок теряют устойчивость и поступают в свободные объемы, образуя так называемые «фильтрационные выпоры». Помимо песчаных грунтов при определенных условиях плывунные свойства могут проявлять и глинистые отложения текучей и текучепластичной консистенции.

В городской строительной практике плывуны известны с начала строительства столичного метрополитена. В разное время предотвращать их образование приходилось при проведении подземных и открытых работ в районах станций Сокольники, Маяковская, Кировская, на перегонах Царицыно-Кантемировская, Тушинская-Сходненская, Серпуховская-Тульская, Камсомольская-Красные ворота и др.

Отмечались случаи возникновения плывунных явлений при подрезке естественных склонов. Например, на Воробьевых горах при строительстве лыжного трамплина в техническую выемку произошел выброс песчаных грунтов, затопивших её и работавший в ней экскаватор, вызвавший оседание откоса.

Строительство высотных зданий, как сооружений повышенной заглубленности, связано с риском возникновения плывунных явлений. Особую опасность в этом отношении представляет толща преимущественно песчаных грунтов нижнего отдела меловой системы, которая часто используется в качестве среды для свайных фундаментов. Межморенные и внутриморенные отложения, в случае если они служат коллектором для напорных водоносных горизонтов, также могут проявлять плывунные свойства. Недоучет гидрогеологических условий при проектировании подземной части может привести на этапе устройства свайных полей к прорыву в строительный котлован под воздействием гидростатического давления больших объемов водонасыщенных грунтов.

3.3. Разработка трехмерной компьютерной модели геологического пространства г. Москвы и ее применение в качестве геологической основы для размещения высотных зданий в пределах городской территории

Оценка изменчивости инженерно-геологических условий в пределах той или иной территории традиционно производится с помощью карт инженерно-геологического районирования, на которых на основе качественных и количественных показателей (признаков) обособляются и оцениваются территориальные единицы разного порядка [78]. Наиболее известная крупномасштабная карта инженерно-геологического районирования территории г. Москвы была составлена Г.А. Голодковской и Н.И. Лебедевой и имеет детальность масштаба 1:25 000. В рамках этой работы была проведена типизация территории города на уровне инженерно-геологических районов по особенностям строения геологической среды. При этом наиболее крупной единицей районирования являются инженерно-геологические области, вычлененные по геоморфолого-неотектоническим особенностям территории, в пределах каждой из которых были выделены инженерно-геологические районы по типу строения геологической среды [78, 4].

Эта карта является общей, т.е. ориентированной на многоцелевое использование. Обособление и оценка территориальных единиц с учетом требований определенного вида строительства или решаемой задачи производится на картах специального инженерно-геологического районирования [78].

Однако, реализация принципов перманентного моделирования и соблюдения этапности работ при проведении инженерно-геологических изысканий для высотного строительства возможна только при осуществлении перехода от применения классической картографии к компьютерному моделированию геологической среды.

Критерии ранжирования условий освоения пространства для целей высотного строительства. Очевидно, что оптимальным фундаментным основанием для высотного здания будет служить выдержанная по простиранию толща пород достаточной мощности, характеризующаяся благоприятными инженерно-геологическими свойствами и располагающаяся вне зоны развития инженерно-геологических процессов. При проектировании сооружения, опирающегося на плитно-свайный фундамент, должны быть выбраны как толща для заложения плиты, так и основание, или (в случае применения свай, воспринимающих нагрузку по боковой поверхности) среда для свайной части фундамента, однако, такая детализация соответствует. Анализ геологического строения территории г. Москвы позволил охарактеризовать различные отложения в отношении заведомой степени благоприятности устройства фундаментного основания. При этом в расчет брались такие качественные и количественные показатели, как распространенность тех или иных отложений, их средняя мощность и её изменчивость, физико-механические свойства, подверженность воздействию тех или иных опасных инженерно-геологических процессов. На основании результатов этого анализа были разработаны критерии для создания компьютерной модели.

Очевидно, что учет специфики высотного строительства «в общем» на общегородском уровне вряд ли возможен – слишком велико конструктивное разнообразие высотных зданий и их фундаментных оснований. В то же время, на стадии градостроительного проектирования, на решение задач которой в первую очередь и нацелен процесс разработки региональной компьютерной модели, можно говорить скорее о формировании концепции застройки, чем о разработке технических характеристик сооружений. В связи с этим, в качестве основного показателя, характеризующего вариативность параметров высотных зданий, была выбрана заглубленность фундаментных плит – показатель, напрямую зависящий от функционального назначения сооружения и связанный с количеством подземных этажей, как правило, отводящихся под парковки.

Что касается свайных частей фундаментов, то здесь ситуация более сложная – этот параметр полностью зависит от комбинации технических и природных условий. Современный опыт проектирования показывает, что применение свай осуществляется не только при строительстве в неблагоприятных природных условиях, но и при залегании в основании плиты надежных по своим физико-механическим свойствам грунтов, например, для обеспечения равномерности нагрузок от здания [46]. Многообразие видов и возможных конфигураций плитно-свайных фундаментов не позволяет при том же уровне детализации однозначно охарактеризовать территорию города в отношении благоприятности для строительства. В качестве примера можно привести исследования для строительства проектируемого высотного здания на уч. 17-18 ММДЦ «Москва-Сити», когда при расчете свайного поля различные варианты формы и расположения свай одинаковой длины давали принципиально разные результаты расчетных осадок (см. главу 4). Однако, как было показано в работах Р. Катценбаха [29-31, 91], наличие слабого слоя под фундаментной плитой значительно снижает эффективность работы комбинированного плитно-свайного фундамента. Таким образом, в независимости от типа фундамента, выбор естественного основания для плиты с высокими деформационно-прочностными характеристиками позволит упростить его конфигурацию, следовательно, и снизить расходы на строительство.

По результатам анализа геологической среды г. Москвы весь объем литосферы, расположенный в зоне взаимодействия с существующими высотными и проектируемыми высотными сооружениями, был разделен на 11 структурно-литологических этажей, выделенных в зависимости от степени благоприятности для использования в качестве опоры для фундаментных плит высотных зданий (табл. 5). Толщи, охарактеризованные как обладающие благоприятными свойствами, предпочтительны для использования в качестве естественных оснований высотных сооружений. Низкая степень благоприятности, наоборот, означает, что по возможности следует избегать использования данных отложений для опоры фундаментных плит высотных зданий.

толщи

Стратиграфические подразделения

Литологическая характеристика и инженерно-геологические особенности

Степень благоприятности для устройства фундаментных плит

1

В зоне развития моренных отложений: f,lgIIms3 – tH.

Песчано-глинистые отложения, характеризующиеся высокой степенью неоднородности состава и свойств

Средняя

2

gIds2 + gIIms2 с подчиненными прослоями f,lg Ids3-IIms1

Суглинки и глины, в основном тугопластичной и полутвердой консистенции, с вкл. обломочного материала и песчаными прослоями

Высокая; на участках распространении обеих морен при условии значительной (>5 м) мощности межморенных образований - средняя

3

В зоне развития моренных отложений - a,f Ivk-ds1, вне ее – весь комплекс четвертичных образований.

Песчано-глинистые грунты, характеризующиеся высокой степенью неоднородности состава и свойств. В обводненном состоянии могут проявлять плывунные свойства

Средняя; в водонасыщенном состоянии при заглубленности подстилающего водоупора более 10 м - низкая

4

K2jah – K2tn

Преимущественно пески, местами останцы кремнистых пород

Средняя

5

K1pr

Глины, преимущественно полутвердой и тугопластичной консистенции, с прослоями песков в подошве и глинистых алевритов в кровле слоя

Высокая

6

J 3-K1lp – K1gv

Пески, преимущественно мелкие и пылеватые, с прослоями глинистых алевритов, вкл. фосфоритов. В обводненном состоянии могут проявлять плывунные свойства

Средняя; в водонасыщенном состоянии при заглубленности подстилающего водоупора более 10 м – низкая

7

J3eg – J3fl

Глинистые алевриты, супеси с прослоями песков, с вкл. фосфоритов. Тиксотропны. Пески могут служить коллектором для напорного водоносного горизонта

Низкая

8

J2-3 vd-er.

Глины полутвердой, твердой, реже тугполастичной консистенции

Высокая

9

J2kd – J2kr.

Чередование пачек песчано-гинистых пород. Приурочены к эрозионным долинам, понижениям доюрского рельефа

Низкая

10

C3kr2 – C3rc1.

Чередование пачек карбонатно-глинистых пород.

Высокая

11

C2pd-mc – C3kr1.

Известняки, доломиты с прослоями глин и мергелей. Служат коллектором для эксплуатационного подольско-мячковского водоносного комплекса

Низкая

Примеры возможного взаимного соотношения выделенных литолого-стратиграфических комплексов приведены на рис 20. Отдельных пояснений требует разделение чехла четвертичных отложений. В качестве опорного горизонта при этом был принят комплекс ледниковых образований донского (gIds2) и московского (gIIms2) оледенений. Данные отложения картировались как единая толща с выделением локальных участков увеличения мощности межморенных флювиогляциальных отложений до 5 м и более. В пределах участков развития моренных грунтов только московского оледенения вышеупомянутые межледниковые отложения залегают либо непосредственно на дочетвертичных образованиях, либо на комплексе флювиогляциальных, ледниково-озерных, ледниковых и аллювиальных пород a,f Ivk-ds1. Таким образом, в пределах участков развития ледниковых отложений образования четвертичного чехла были разделены на три толщи – «доледниковую», включающую в себя породы комплекса a,f Ivk-ds1, а в зоне отсутствия донской морены еще и флювиогляциальные отложения f,lg I ds3-II ms1, собственно моренные грунты и надморенный комплекс f,lgIIms3 – tH. В зоне отсутствия ледниковых отложений (как опорного горизонта), разделение четвертичных пород на нижнюю и верхнюю толщу не производилось, и весь их комплекс включался в толщу № 1.

Затем, с использованием крупномасштабных геологических карт и обобщенного фактического материла (колонок буровых скважин, разрезов, переиндексированных в соответствии с принятой в работе системой стратификации), была построена трехмерная цифровая модель, описывающая пространственное распространение каждой из этих толщ.

Модель создавалось путем погоризонтного построения кровли каждой из выделенных толщ с использованием инструментов компьютерной аппроксимации, заложенных в программном комплексе Arc View.

В результате было получено 11 трехмерных поверхностей, верхняя из которых соответствует рельефу современной поверхности г. Москвы, а нижняя – кровле отложений суворовской подсвиты (C3kr2). При наложении друг на друга они формируют объемные тела, моделирующие пространственное распространение соответствующих литолого-стратиграфических комплексов; при этом методика построения исключала пересечение поверхностей или наличие между ними пустот, что могло бы привести к неоднозначной трактовке модели.

На эту же модель были спроецированы области распространения карстово-суффозионных и оползневых процессов. Всему массиву грунта в пределах этой зоны была присвоена низкая степень благоприятности для устройства несущих конструктивных элементов фундаментов высотных сооружений. Потенциально карстово-суффозионно-опасные районы отнесены к зонам, требующим детального изучения с учетом специфики района, т.е. этим участкам присваивалась степень благоприятности не выше средней.

Для оценки изменчивости инженерно-геологических условий с глубиной были построены три карты условий освоения подземного пространства в масштабе 1:50 000. Карты представляют собой срезки на глубинах 10, 20 и 30 м от земной поверхности и характеризуют условия освоения подземного пространства для строительства высотных сооружений при заложении фундаментной плиты на соответствующей глубине. Фрагменты всех трех карт в масштабе 1:50 000 приведены на рис. 21. Выбор минимального значения заглубления фундаментной плиты в 10 м обусловлен тем, что практически все высотные здания, построенные в настоящее время в г. Москве имеют не менее 2-3 подземных этажей. На картах отображены залегающие под фундаментной плитой проектируемого сооружения литолого-стратиграфические комплексы пород и показана их остаточная мощность. Также на них вынесены области распространения карстово-суффозионных и оконтурены оползневые склоны. В пределах зон вскрытия в строительном котловане потенциально-плывунных песчаных отложений показаны области их обводненности на соответствующей глубине.

На рис. 22 приведены обзорные карты районирования территории г. Москвы по благоприятности инженерно-геологических условий для строительства высотных зданий с соответствующим заглублением. Цветом на них показана категория благоприятности инженерно-геологических условий для устройства фундаментов высотных зданий с заложением фундаментной плиты на данной глубине, определенная в соответствии с разработанными критериями. К неблагоприятным зонам по описанным выше соображениям были отнесены области вскрытия в дне котлована толщ №№ 7, 9, 11. При залегании на соответствующей глубине обводненных потенциально плывунных отложений, относящихся к толщам №№ 3 и 4рассматривалась принципиальная возможность проходки котлована под защитой противофильтрационного ограждения – при отсутствии в пределах 10-метровой глубины от котлованного дна водоупорных отложений, в которые возможно осуществление заглубления противофильтрационных конструкций, территории также присваивался неблагоприятный класс. Области распространения закарстованных пород и зоны развития оползней были определены как условия, характеризующие участок как заведомо неблагоприятный вне зависимости от заглубления. К неблагоприятным зонам также были отнесены территории, приуроченные к устьям древних доюрских долин, не перекрытых чехлом мезозойских отложений – это значительная часть Ходынской и Рублевской долин, а также фрагменты ответвлений Главной Московской ложбины и Измайловской долины.

В качестве заведомо благоприятных были охарактеризованы области распространения под фундаментной плитой на соответствующей глубине одной или нескольких идущих подряд «опорных» благоприятных толщ суммарной мощностью более 5 м.

Полученный результат наглядно демонстрирует изменчивость условий освоения подземного пространства с глубиной. Тезис о заведомой благоприятности инженерно-геологических условий водораздельных территорий, в особенности юго-западной части города, сформировавшийся в процессе осуществления массовой типовой приповерхностной застройки, не может быть однозначно принят даже при относительно небольшом для высотных зданий заглублении в 10 м от поверхности земли. Это связано, прежде всего, с приповерхностным залеганием и не слишком большой мощностью моренных отложений, часто используемых в качестве оснований для сооружений мелкого заложения, в результате чего на значительной части этих территорий для основания фундаментных плит будут использованы толщи четвертичных отложений, характеризующиеся изменчивостью состава и свойств. С увеличением предполагаемых глубин заложения фундаментных плит возрастает контрастность инженерно-геологических условий, что обусловлено тем, что при этом в дне котлованов вскрываются выдержанные толщи грунтов, характеризующиеся значительными мощностями – верхне- и



среднекаменноугольные породы, глинистые юрские породы и потенциально плывунные песчаные меловые отложения.

Выводы по главе 3

Предложенная в работе принципиальная схема проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства ориентирована на урбанизированные территории, характеризующиеся высокой степенью инженерно-геологической изученности. Это касается в первую очередь блока алгоритма (рис. 11), затрагивающего работы на стадии градостроительного проектирования. Инженерно-геологические изыскания на этом этапе целесообразно осуществлять с широким вовлечением архивной геологической информации. В рамках главы была осуществлена апробация предложенной методики на примере г. Москвы.

Для осуществления оценки условий освоения подземного пространства городской территории, был выполнен анализ, направленный на выявление особенностей различных отложений, распространенных на территории г. Москвы, проявляющиеся при их использовании в качестве основания для фундаментов высотных зданий. В расчет брались физико-механические показатели, мощность, выдержанность по простиранию, способность проявлять специфические свойства, такие как тиксотропность и плывунность, приуроченность к зонам развития неблагоприятных инженерно-геологических процессов. По результатам этого анализа весь объем литосферы, расположенный в зоне взаимодействия с существующими высотными и проектируемыми высотными сооружениями, был разделен на 11 структурно-литологических этажей, выделенных в зависимости от степени благоприятности для использования в качестве опоры для фундаментных плит высотных зданий.

С использованием картографического материала и компьютерной базы данных архивных скважин была построена трехмерная цифровая модель, описывающая пространственное распространение каждой из этих толщ.

Для оценки вариативности условий освоения подземного пространства был построен комплект карт-срезок на глубинах 10, 20 и 30 м, каждая из которых характеризует территорию в отношении инженерно-геологических условий для строительства высотных зданий с соответствующим заглублением. На картах условий освоения подземного пространства показаны залегающие на заданных глубинах комплексы пород, выделенные в соответствии с разработанными критериями типизации, их остаточная мощность, области распространения карстовых процессов и явлений и оползней. Оценочные карты районирования территории г. Москвы по условиям освоения подземного пространства для высотного строительства строились по комплексу признаков в соответствии с критерием наихудшего показателя – т.е. в качестве определяющего принадлежность той или иной территории к какому-либо классу, выбирался параметр, характеризующийся наименьшей степенью благоприятности.

Построенные карты наглядно иллюстрируют изменчивость инженерно-геологических условий г. Москвы с глубиной. При этом надо понимать, что, по сути, такие карты – всего лишь результат анализа и визуализации данных, заложенных в информационном ядре – модели геологического пространства. Ни одна самая подробная карта инженерно-геологических условий или районирования не позволяет учесть все многообразие факторов и параметров, которые могут быть заложены в такую модель.

В перспективе детализация этой региональной модели открывает возможности ее использования для решения значительно более широкого круга задач, чем проведение узкоспециальных исследований, направленные на обоснование строительства высотных зданий. В этом случае она может стать универсальным инструментом, осуществляющим обеспечение геологической информацией процесс геологического обеспечения Генерального планирования в г. Москве и учитывающим все нюансы разных направлений градостроительной деятельности.


Глава 4. Опыт проведения инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства объектов ММДЦ «Москва-Сити»

Опыт строительства Московского международного делового центра (ММДЦ) «Москва-Сити» беспрецедентен для РФ. Первоначальный проект строительства комплекса, состоящего  более чем из десятка высотных зданий в центральном административном округе г. Москвы был разработан еще в 1992 г и, по сути, знаменовал собой начало современного периода высотного строительства в РФ. Одновременное строительство и эксплуатация такого количества высотных зданий на ограниченной площади не может не оказывать колоссальное влияние на геологическую среду городской территории.

Для реализации первых проектов в рамках программы строительства комплекса были приглашены ведущие зарубежные специалисты в области геотехники и можно сказать, что опыт строительства ММДЦ во многом заложил основы для формирования современных принципов проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства. Приведенное ниже описание природно-технических условий территории делового центра может быть использовано при проведении дальнейших исследований в ее пределах и на прилегающих участках, а опыт осуществления геологического сопровождения проектирования и строительства комплекса наглядно иллюстрирует особенности применения сформулированных выше принципов на практике.

4.1. Общая характеристика территории ММДЦ «Москва-Сити»

Строительство сооружений делового центра ведётся на Краснопресненской набережной на территории около 60 Га (рис. 23).

Проект бизнес-центра предполагает постройку 13 небоскребов и их комплексов, шесть из которых попадают в категорию сверхвысоких, линий метрополитена, транспортных развязок и прочих сооружений. На сегодняшний день в районе ММДЦ открыты две станции метро, сообщающиеся с филевской линией московского метрополитена, по проекту предполагается проведение линий метрополитена до двух московских аэропортов – Домодедово и Внуково [66]. Изначально планировалось осуществить полный ввод в эксплуатацию объектов ММДЦ в 2012 г., однако, в связи с тем, что в период экономического кризиса строительство некоторых сооружений было приостановлено или отменено, реальные сроки полного окончания строительства пока не ясны.

Территория ММДЦ расположена на слабонаклонной с северо-запада на юго-восток поверхности, рельеф которой практически полностью сформирован в результате антропогенной деятельности. Перепад высотных отметок составляет порядка 10 метров, от 135 м в районе 1-го Красногвардейского проезда до 125 м у берега р. Москвы на отрезке протяженностью 600 метров. Строительство комплекса проводится в пределах поймы и 2-ой надпойменной террасы. Эти элементы плохо выражены в современном рельефе из-за полной перепланировки   насыпными грунтами.  

Местность,  на  которой  ведется строительство, имеет историческое название «Камушки». Здесь, на территории участков 12, 13 и, частично центрального ядра (уч. 6-8) начиная с XIX в и заканчивая 50-ми годами XX в. производилась добыча известняков и доломитов для хозяйственных нужд в небольших карьерах и расчистках. К концу 50-х годов выработки были засыпаны, и территория стала использоваться как свалка строительного мусора и промышленных отходов, постепенно застраиваясь промышленными предприятиями.

4.2. Геологическое строение

Основная часть территории ММДЦ «Москва-Сити» приурочена к склону Тестовского поднятия, которое имеет вытянутую в северо-восточном направлении изометричную форму. К востоку от застраиваемой территории в районе действующего выставочного комплекса расположен второй крупный структурный элемент геологического массива – фрагмент древней погребенной долины. Эта структура представляет собой эрозионный врез в каменноугольные породы до абсолютных отметок около 100 м, произошедший в плейстоцене и впоследствии заполненный песчано-глинистыми отложениями более поздних эпох осадконакопления. Из застраиваемых участков ММДЦ, ее краевая часть затрагивает только площадку строительства многофункционального комплекса на участке №20.

Четвертичные отложения. Техногенные образования (tH) распространены на исследуемой территории практически повсеместно. По составу они представлены щебнем кирпича и бетона, обломками металлоконструкций, деревянными остатками, углем, шлаком в песчано-супесчано-суглинистом заполнителе, а также насыпным песком, супесью или суглинком плотным, средней влажности. Участками насыпь пропитана отработанными нефтепродуктами. Преобладающая мощность образований составляет 1-5 м, на участках бывших карьеров по добыче известняков мощность их увеличивается до 10 и даже 17 м (в районе участков 12, 13). Техногенные отложения относятся к специфическим грунтам. Их отличительная особенность – высокая степень агрессивности по отношению к бетонным и железобетонным конструкциям по содержанию сульфатов.

Современные болотные отложения (plH) были встречены в южной территории, где они представлены торфами и суглинками. Ориентировочная площадь участка их распространения составляет 100 х 50 м. Мощность образований составляет около 1 м.

Пойменные аллювиальные отложения (aH) развиты в долине р. Москва и ее притоков, где образуют пойменную террасу шириной 0,02-0,5 км. Отложения представлены песками и суглинками, реже супесями и глинами. Пески различной крупности, иногда с включениями гравия. Мощность отложений достигает 4-6 м.

Озерные и болотные отложения верхнего звена (l, pl III-H) распространены на территории работ крайне слабо, в северо-западной части и представлены глинами и суглинками заторфованными, с содержанием песка. Мощность отложений не превышает 1-2 м.

Аллювиальные отложения ленинградского и осташковского горизонтов (a1III ln-os) слагают первую (серебряноборскую) надпойменную террасу. Аллювий этой террасы прислонен ко второй надпойменной террасе, залегает на среднеплейстоценовых образованиях. Терраса сложена песками мелкими и средней крупности, с гравием и галькой, содержание которых к основанию разреза достигает 50% объема. Также встречаются суглинки и супеси. Мощность отложений составляет 3-5 м.

 Калининский горизонт (a2III kl) представлен аллювием низкого уровня второй надпойменной (мневниковской) террасы. Отложения распространены на значительных площадях района исследований и представлены песками разной крупности с гравием и галькой, горизонтально- и косослоистые. Мощность отложений колеблется в интервалах от 2 до 8 м.

Отложения нерасчлененного комплекса флювиогляциальных, ледниково-озерных, ледниковых и аллювиальных отложений внуковской свиты – нижней серии московского горизонта a,fIvk-ds1 в пределах исследуемой территории распространены спорадически, заполняя структурные углубления в кровле каменноугольных отложений на участках, тяготеющих к речным долинам и представлены песками разной крупности с многочисленными включениями, линзами и прослоями супесей и суглинков.

Породы нерасчлененных великодворской и ермолинской свит среднего и верхнего отделов юрской системы (J2-3 vd-er) распространены в северо-западной и южной частях исследуемой территории. Толща представлена глинами от светло- до темно-серого, черного цвета, плотными, жирными, алевритистыми, слюдистыми, иногда с гнездами песка. В нижней части разреза встречаются включения в виде гравийных зерен черного цвета и единичных обломков известняка. Мощность отложений достигает 8 м.

Отдельными редкими пятнами представлены отложения криушской свиты (J2kr), представленные глинами с прослоями песков с многочисленными включениями железистых и песчанистых оолитов. Мощность отложений на исследуемой территории не превышает 2-2,5 м.

Каменноугольная система. Тестовская свита, перхуровская подсвита – мещеринская подсвита, нижняя пачка – нерасчлененные (C3 ts1 – C3 ts21). Перхуровская толща имеет мощность от долей метра до 8 м, наименьшие значения которой тяготеют к историческим местам разработок карьеров по добыче камня, повышенные – в северной части территории работ и в юго-восточной части на правом берегу р. Москвы. Породы представлены желтовато-серыми, белыми, буроватыми, светло серыми, микрозернистыми, органогенными, доломитизированными известняками и доломитами сильнотрещиноватыми и кавернозными, неравномерно окремненными, очень крепкими, иногда разрушенными до щебня, с примесью буро-серого песка средней крупности, с линзами глины карбонатной, перемятой.

Породы неверовской подсвиты хамовнической свиты (C3 hm2) имеют повсеместное распространение на изучаемой площади. Отложения залегают на глубинах 11-18 м при абсолютных отметках кровли 111-115 м и представлены пестроцветными глинисто-мергелистыми породами, а именно плотными известковистыми глинами с прослоями органогенно-глинистых известняков и мергелей от вишнево-красных до сиреневых и серо-зеленых плотных, участками доломитизированных или известковистых, кавернозных. В нижней части отложений распространен прослой доломитизированных мергелей и известняков мощностью до 1,5 м, сильно кавернозных и трещиноватых. В верхней части разреза трещиноватость слабая, но породы сильно расслаиваются в горизонтальной плоскости. Мощность отложений составляет 3-5 м.

Породы ратмировской подсвиты хамовнической свиты (C3 hm1) распространены повсеместно, глубина их залегания варьирует в пределах 17-22 м, абсолютные отметки кровли – 105-111,3 м. Ратмировская толща выполнена трещиноватой пачкой известняков светло-серых, иногда с зеленоватым оттенком, мелко- и тонкозернистых с прослоями органогенных, а также с прослоями мергелей и доломитов. Характерной особенностью рассматриваемых отложений является их высокая и неравномерная трещиноватость, местами массив пород представляет собой полностью раздробленную зону, состоящую из щебня. Также резко меняется и прочность известняков. Чаще встречаются малопрочные и среднепрочные размягчаемые известняки, реже – прочные доломиты, глинистые доломиты или доломитизированные известняки, обладающие высокой кавернозностью, плотные, средней прочности и прочные, трещиноватые и слаботрещиноватые. Общая мощность пород колеблется в интервале от 3 до 6-7 м.

Породы воскресенской подсвиты кревякинской свиты (C3 kr2) распространены повсеместно на изучаемой территории. Абсолютные отметки ее кровли колеблются в интервале от 100 до 107 м, глубина ее залегания - от 19 до 27 м. Воскресенская толща на 70% сложена твердыми переслаивающимися пестро- и красноцветными глинами и известковистыми и доломитовыми мергелями. Отдельные прослои представлены органогенно-глинистыми размягчаемыми известняками, глинистыми доломитами и мергелями средней прочности. Мощность отложений воскресенской подсвиты соответствует значениям 7-10 м.

Породы суворовской подсвиты кревякинской свиты (C3kr1) распространены повсеместно. Кровля их вскрывается на глубинах 30-32 м, абсолютные ее отметки – 96-98 м. Суворовская толща сложена преимущественно плотными среднепрочными слаботрещиноватыми пористыми известняками белыми и светло-серыми, мелкодетритовыми, микрозернистыми. Встречаются прослои малопрочных разностей, а также мергелей и твердых карбонатных глин. Мощность отложений варьируется в пределах от 5 до 10 м.

Карбонатные породы нерасчлененных подольской и мячковской свит (C2 pd-mč) распространены повсеместно в пределах исследуемой территории. Их кровля вскрывается на глубинах 35-44 м, абсолютные отметки, соответственно, составляют 85-91 м. Породы представлены переслаивающимися известняками различной прочности с прослоями твердых карбонатных глин. Наиболее прочные разности - известняки доломитизированные глыбовые пелитоморфные кавернозные, нередко сильно- и крупно- кавернозные, слаботрещиноватые. Малопрочные интервалы разреза, как правило, выполнены органогенными и детритовыми тонко- и среднеплитчатыми известняками. Для этих пород характерна пористость, редко переходящая в кавернозность и развитая межслоевая трещиноватость. Стилолиты или сомкнутые трещины, образованы мельчайшим раковинным детритом и приводят к расслаиванию известняков на плашки при бурении.

4.3. Гидрогеологические условия

На территории ММДЦ в зоне взаимодействия с инженерными сооружениями распространены 6 водоносных горизонтов: верхнечетвертичный, аллювиальный, перхуровский, ратмировский, суворовский и подольско-мячковский.

Аллювиальный,перхуровский, а также верхнечетвертичный (на северо-западе территории) водоносные горизонты, имеют гидравлическую связь и объединены в единый водоносный комплекс, именуемый аллювиально-перхуровским.

Суворовский и подольско-мячковский водоносные горизонты также гидравлически связаны за счет невыдержанности мощности относительно водоупорной глинисто-мергелистой толщи суворовских отложений. В большинстве случаев на исследуемой территории у этих горизонтов фиксируются самостоятельные уровни, однако в региональном масштабе суворовский водоносный горизонт входит в подольско-мячковский водоносный комплекс, являющийся эксплуатационным.

В толще насыпных грунтов выявлено наличие самостоятельного горизонта сезонной верховодки, обводнение нижней части насыпи происходит, как правило, за счет вод верхнечетвертичного или аллювиально-перхуровского водоносных горизонтов.

Взаимное расположение водоносных интервалов разреза и их гидродинамические параметры обеспечивают условия нисходящей фильтрации, то есть пьезометрический уровень нижележащего водоносного горизонта всегда ниже соответствующего уровня предыдущего.

Аллювиально-четвертичный водоносный комплекс имеет сложные условия питания, это инфильтрация атмосферных осадков непосредственно на территории застройки, грунтовый поток из-за ее пределов, водообмен с речными водами, переток из верхнечетвертичного горизонта, приток в перхуровский горизонт за пределами изучаемой территории.

Ратмировский, суворовский и подольско-мячковский водоносный горизонты имеют области питания за пределами изучаемой площади, а также незначительное питание за счет перетока из вышележащих водоносных горизонтов.

Химический состав, как первого от поверхности, так и более глубоких водоносных горизонтов в значительной степени изменен под воздействием располагавшейся на исследуемой территории вплоть до 1996-го – 1997-го гг. промышленной зоны.

Характеристику аллювиально-перхуровского водоносного комплекса целесообразно вести по горизонтам, имея в виду разделение их юрским водоупором (на северо-западе территории), и относительно водоупорной толщей коры выветривания верхнекаменноугольных отложений (elC3).

Коллектором для верхнечетвертичного водоносного горизонта на левом берегу р. Москвы выступает преимущественно песчаная толща аллювиальных грунтов I-ой надпойменной террасы (a2IIIkl) и нижняя часть толщи насыпных грунтов (tH). Мощность водоносной части – до 4 м. Режим безнапорный. Глубина залегания зеркала воды – около 3м от поверхности земли на севере и 5-7 м на юге территории и в абсолютных отметках 132-129 м на севере и 129-135 м на юге.

Аллювиальный водоносный горизонт заключен в песчано-супесчано-суглинистых грунтах современных аллювиальных отложений (aH) и частично в насыпных грунтах, засыпанных техногенных переуглублений (tH). Мощность водоносной и водонасыщенной части суммарно составляет 1-10 метров. Режим горизонта безнапорный, спорадически развиты местные напоры до 3-х метров в местах залегания водоупорных линз глинистых грунтов. Глубина залегания зеркала воды 4-8 метров от поверхности земли (в абсолютных отметках 125-120м). Водная поверхность горизонта в значительной мере повторяет наклон дневной поверхности понижаясь с севера на юг.

Перхуровский водоносный горизонт заключен в сильнотрещиноватых и кавернозных известняках и доломитах (C3ts1-ts2). Мощность водовмещающей части колеблется в пределах от долей до 10 метров. Анализ архивных материалов показывает, что напор величиной до 1 метра ранее проявлялся в местах развития водоупорных глин юрской системы, однако в современных условиях в связи с техногенным изменением гидрогеодинамических условий, режим горизонта характеризуется как полностью безнапорный. Уровенная поверхность горизонта совпадает, в естественном состоянии, с аналогичной у аллювиального горизонта, так как это один водоносный комплекс. Специфическую роль в толще водовмещающих пород надъюрского водоносного комплекса играет элювий или кора выветривания по известнякам. Литологически представляя собой текучую глинисто-карбонатную массу с большим количеством щебня, дресвы и глыб неразложившегося известняка этот слой играет роль относительного водоупора, который затрудняет, но не исключает водообмен между горизонтами. Присутствие такого разделяющего слоя обуславливает различия в гидрохимической обстановке аллювиального и перхуровского водоносных горизонтов.

Водовмещающими породами ратмировского водоносного горизонта являются известняки и доломиты ратмировской толщи (C3hm1) и отделенный от них маломощным прослоем твердой глины или мергеля (мощностью до 0,5м) прослой доломитов или доломитизированных мергелей в нижней части неверовской толщи (C3hm2). Суммарная мощность водоносного горизонта при этом составляет от 3-х до 8 м. Горизонт распространен по всей площади застройки и имеет напорный режим. Абсолютные отметки пьезометрической поверхности составляют 118-124 м, величина напора при этом 3-10 метров. В настоящее время положение зеркала подземных вод снижено на 1-3м относительно его естественного уровня, при этом на соответствующую величину уменьшился и напор подземных вод.

Коллектором для суворовского водоносного горизонта являются плотные, слаботрещиноватые известняки, доломиты и мергеля, разделяемые прослоями твердых глин (C3kr1). В пределах изученной площади горизонт распространен повсеместно и имеет напорный характер. Абсолютные отметки пьезометрической поверхности составляют 114-120 м. Свойственный горизонту напор составляет в различных местах от 3 до 10 метров. Такая разница объясняется большой вариацией мощности и фильтрационных характеристик водоупорных прослоев в водовмещающей толще горизонта, затрудняющих вертикальную фильтрацию. Мощность водоносной толщи 5-7 метров.

Водовмещающими породами для подольско-мячковского водоносного горизонта являются высокопористые и трещиноватые, в различной степени глинистые известняки (C2mc). Горизонт распространен для всей изучаемой территории и имеет напорный режим. Пьезометрическая поверхность имеет наклон с северо-востока на юго-запад. Абсолютные отметки составляют диапазон значений от 109 до 115 м. Величина напора меняется в пределах от 21 до 26 м.

4.4. Инженерно-геологическая схематизация массива

В процессе проведения инженерно-геологических изысканий для строительства сооружений ММДЦ «Москва-Сити» была разработана единая концепция выделения инженерно-геологических элементов. Относительная выдержанность разреза на территории делового центра позволяет произвести расчленение массива на толщи со схожими физическими и физико-механическими свойствами. Такая схематизация была использована при построении геомеханической модели делового центра, позволяющей осуществить учет взаимовлияния строительства и эксплуатации сооружений, расположенных на различных участках застройки ММДЦ. В отчетах по инженерно-геологическим изысканиях при необходимости эти толщи дополнительно разбивались на инженерно-геологические элементы.

Толща 1 – техногенные накопления tH. Как говорилось в разделе 3.1.2, в районе участков №№ 12 и 13 мощность этих отложений достигает 12 м. В процессе проведения изысканий на этих участках данные грунты были наиболее подробно охарактеризованы. Представлены они преимущественно суглинистыми грунтами, низкой степени уплотненности со строительным мусором и значительным присутствием асфальтовой крошки, пропитанными ГСМ. Техногенные накопления относятся к специфическим грунтам и не могут быть использованы в качестве основания высотных сооружений. Значение условного расчетного сопротивления E0 для этих грунтов принимается равным 0,08 МПа. Отличительной особенностью техногенных отложений является их высокая степень агрессивности по отношению к бетонным и железобетонным конструкциям по содержанию сульфатов.

Толща 2 – отложения четвертичной системы. Условное обобщение всех естественных грунтов четвертичного возраста при оценке распределения физико-механических свойств по территории делового центра обусловлено рядом факторов. Во-первых, ни одно из сооружений ММДЦ «Москва-Сити» не использует в качестве основания для фундамента четвертичные отложения, и во всех случаях эти грунты изымаются в результате проходки существующих или проектируемых котлованов, а существенное влияние на инженерно-геологические условия строительной площадки они оказывают только в северо-восточной части территории, в районе участка №20, где их мощность весьма изменчива и достигает 8 м. В процессе проведения изысканий на этом участке, физико-механические свойства этих отложений были детально охарактеризованы с применением метода статического зондирования грунтов. Во вторых, состав и свойства этих отложений весьма переменчивы, в связи с чем, грубое их объединение в какие-либо группы не было бы верным, а детальное расчленение на инженерно-геологические элементы производилось в каждом конкретном случае по индивидуальной схеме.

Толща 3 – отложения нерасчлененных великодворской и ермолинской свит среднего и верхнего отдела юрской системы (J2-3 vd-er). Породы распространены на северо-западе территории, их свойства были изучены в процессе проведения изысканий для строительства сооружений на участках №№ 12, 16, 17-18, 19 и представлены глинами тяжелыми тугопластичными, реже полутвердыми от слабо- до сильнонабухающих. Мощность слоя до 8 м. Низкий модуль общей деформации, на разных участках варьирующийся в пределах 6,6-9,9 МПа, полученный при лабораторных испытаниях грунтов методом компрессионного сжатия с учетом масштабной деформации, свидетельствует о существенном разуплотнении этих отложений вследствие их нахождения практически в приповерхностном положении, при минимальной величине бытового давления.

Толща 4 элювий карбонатных пород, локально залегающий в кровле каменноугольных отложений, представленный твердыми супесями, реже суглинками, с включениями щебня и редкими прослоями малопрочных доломитов.

Породы нерасчлененных перхуровской подсвиты и нижней пачки мещеринской подсвиты верхнего отдела каменноугольной системы (C3 ts1 – C3 ts21) в общем приближении представлены двумя толщами карбонатных пород, взаиморасположение которых существенно варьируется на исследуемой территории.

Толща 5 – известняки доломитизированные, местами доломиты, средней прочности и прочные, сильнотрещиноватые, участками кавернозные.

Толща 6 – известняки и известковистые доломиты малопрочные трещиноватые, кавернозные.

Породы неверовской подсвиты хамовнической свиты (C3 hm2) в инженерно-геологическом отношении подразделяются на 2 относительно выдержанные толщи.

Толща 7 – глины легкие пылеватая, твердые, от слабо- до сильнонабухающих с тонкими прослоями глинистых мергелей малой и пониженной прочности, реже – малопрочного органогенно-глинистого известняка. Мощность слоя до 3,5 м в верхней части неверовских отложений и 0,3-0,5 м в их основании.

Толща 8 – мергели доломитовые средней и малой прочности.

Породы ратмировской подсвиты хамовнической свиты (C3 hm1) также представлены двумя толщами:

 Толща 9 – известняки средней прочности, плотные, неразмягчаемые в воде, слаботрещиноватые, кавернозные.

 Толща 10 – известняки малопрочные, размягчаемые в воде, реже мергели, трещиноватые, участками кавернозные.

Толща 11 породы воскресенской подсвиты кревякинской свиты (C3 kr2), представленные глинами легкими пылеватыми, твердыми, слабонабухающими, с прослоями мергелей, глинистых известняков и доломитов, преимущественно малой прочности. Прослои известняков и мергелей составляют до 30% мощности толщи и сосредоточены преимущественно в ее верхней половине. В ряде случаев производилось разделение отложений воскресенской подсвиты на 2 ИГЭ в зависимости от преобладания в переслаивании глинистой или мергельной составляющей. Физико-механические испытания грунтов этих ИГЭ показали существенно варьирующиеся результаты. Тем не менее, в виду того, что в составе толщи преобладающими все же являются набухающие карбонатные глины, в значительно большей степени, чем мергели, реагирующие на снятие природного давления, при проектировании сооружения на уч. №17-18, использующего в качестве основания грунты воскресенской толщи, была дана рекомендация ориентироваться на диапазон Ео, не превышающий 20-80 МПа, что соответствует минимальным значениям, полученные по результатам лабораторных трехосных и натурных прессиометрических испытаний.

Р.С. Зиангировым и В.И. Каширским был проведен сравнительный анализ определения модуля общей деформации грунтов воскресенской подсвиты на территории ММДЦ «Москва-Сити» разными лабораторными и полевыми методами [23]. Было выполнено испытание воскресенских отложений, вскрытых в котловане на участке №11 ММДЦ «Москва-Сити» методом статических нагрузок штампами различных диаметров (600, 2500 и 5000 см2). Полученные результаты сравнивались с данными, полученными в процессе проведения лабораторных компрессионных и трехосных испытаний и натурными прессиометрическими исследованиями. Испытания выполнялись в две ветви, с проведением первичного нагружения до 0,5 МПа, что соответствует величине бытового давления, последующей разгрузкой и доведением до максимальных нагрузок 1,0-1,5 МПа. Для характеристики деформируемости были использованы значения модуля деформации для ветви повторного нагружения, что позволило охарактеризовать свойства грунтов в природном состоянии. В результате был сделан вывод, что штампы малых диаметров позволяют охарактеризовать деформируемость глинистых слоев (122-225 МПа), в то время как испытания штампами больших диаметров позволили оценить в основном деформируемость прослоев карбонатных пород (311-448 МПа). Значение принятого для толщи штампового модуля деформации Еш=136 МПа в 1,9 раз превышает результаты трехосных испытаний и более чем в 3 раза больше принятого в проекте модуля деформации, полученного по компрессионным опытам с учетом масштабного эффекта, равного 40 МПа. Значения модуля деформации по результатам штамповых испытаний Eш для глинистой части толщи близки к максимальным значениям модуля деформации по результатам первой ветки прессиометрических испытаний, в то время как Eш, принятый для карбонатных прослоев близок значениям Eпр для второго цикла нагружения.

Породы суворовской подсвиты кревякинской свиты (C3kr1) в инженерно-геологическом отношении разделяются на 3 толщи:

Толща 12 – известняки доломитизированные, средней прочности, слаботрещиноватые, сильнокавернозные.

Толща 13 – известняки малопрочные, органогенные и органогенно-детритовые мелкозернистые, с характерной стилолитовой трещиноватостью, местами кавернозные.

Толща 14 – грубое переслаивание мергелей, твердых глин и тонких прослоев известняка.

Нерасчлененные отложения подольской и мячковской свит московского яруса (C2 pd-mč) представлены неравномерным переслаиванием двух толщ карбонатных пород, иногда перемежающимися выдержанными маломощными прослоями твердых карбонатных глин и мергелей. По физико-механическим свойствам отложения, слагающие эти прослои в общем приближении аналогичны глинам воскресенской подсвиты (толща 11).

Толща 15 – известняки органогенно-детритовые и пелитоморфные малопрочные трещиноватые, интервалами кавернозные.

Толща 16 – известняки доломитизированные, часто неравномерно окремненные, средней прочности, прослоями прочные, трещиноватые, сильно кавернозные.

Сводная таблица физических и физико-механических свойств по выделенным толщам приведена в приложении 2.

4.5. Конструктивные особенности сооружений ММДЦ «Москва-Сити»

Строительство ММДЦ «Москва-Сити» было начато с возведения ограждающей конструкции и проходки котлована для сооружения Центрального ядра, строительная площадка которого расположена на участках 6-8. Сооружение не относится к категории высотных, однако, является уникальным вследствие своей заглубленности и значительных габаритов в плане (размер подземной части 124,8x471 м). На момент проходки котлован сооружения являлся крупнейшим в Европе по площади и объему извлекаемого грунта.

Надземная часть сооружения по проекту разделена на 3 функциональных зоны: на участке 6 будет размещен киноконцертный зал, на участках 7 и 8б – торгово-развлекательный комплекс, на участке 8а – гостиница. В подземной части будут расположены центральный пересадочный узел метрополитена, автостоянки, торговый комплекс с переходами в здания, размещенные на соседних участках. По периметру сооружения располагается двухъярусная автомобильная дорога с поперечными проездами.

В 1998-1999 г. было произведено устройство ограждающей конструкции, состоящей из траншейной «стены в грунте» толщиной 0,9 м и буросекущихся свай с заглублением на абсолютную отметку 101 м в толщу глин воскресенской подсвиты, ограничивающей участки застройки Центрального ядра а также участки №№ 4, 9, 10 (рис. 25). Перед началом работ по устройству противофильтрационной завесы был выполнен тампонаж трещиноватых известняков в основании «стены в грунте».

При устройстве котлована для строительства Центрального ядра, дно которого расположено в отложениях воскресенской подсвиты, для предотвращения возникновения его выпора под влиянием напора залегающего ниже суворовского водоносного горизонта было осуществлено оборудование 12 разгрузочных скважин, снизивших величину его напора с 10 до 5 м. На всей площади котлована был устроен временный двухслойный пластовый дренаж, взявший на себя функцию отбора подземных вод, поступавших через прослои в глинах воскресенской подсвиты и каптирование вод, поступавших с бортов котлована и выпадавших в виде атмосферных осадков. При вскрытии котлована общий объем откачки доходил до 40 м3/час. Работа разгрузочных скважин продолжалась до момента достижения конструкциями Центрального ядра абсолютной отметки 114 м, что обеспечивало достаточную величину пригрузки основания сооружения, препятствующую выпору слоя глинистых пород под фундаментной плитой [66].

На участках 2-3 ведется строительство высотного здания «Evolution Tower» (первоначальное название «Московский Дворец бракосочетаний»), по проекту включающего  в себя собственно дворец бракосочетаний, офисные помещения, расположенные в 45-этажной башне, помещения музея, выставочного центра, рестораны и 3-х этажный гараж, размещенные в стилобатной части.

Офисная башня отличается особой архитектурной формой – двойной спиралью, основанной на том, что каждый последующий этаж повернут в плане на 3 градуса по отношению к предыдущему, с осью вращения, расположенной в центре этажа (рис. 26). Проектная отметка высотной части комплекса составляет 249,4 м от поверхности земли. Жесткость башни обеспечивается конструкцией центрального ствола, представляющего собой лестнично-лифтовой узел с вентиляционными шахтами и техническими помещениями, выполненный из монолитного железобетона [9].

Фундамент высотной части сооружения представляет собой буронабивные сваи, объединенные монолитным железобетонным ростверком. Средняя расчетная нагрузка на сваю составляет 17000 кН. Фундаментом стилобатной части служит плита на естественном основании. Дно котлована расположено на глубине 15 м, по периметру участка устроена ограждающая противофильтрационная конструкция – монолитная железобетонная «стена в грунте» [66]. Летом 2011 г. завершено устройство фундаментного основания сооружения. По официальным данным ввод здания в эксплуатацию предполагается в 2014 г.

 

На участке 4 строится многофункциональный комплекс «Imperia Tower», включающий в себя отдельно стоящие аквапарк и высотное 60-этажное здание с заглублением до 15 м от поверхности земли (рис. 27). Комплекс архитектурно увязан с Краснопресненской набережной и будет соединен с причалом речного пассажирского транспорта.

Ограждающая конструкция участка состоит из 2-х частей: с востока и юга он ограничен стеной из буросекущихся свай, возведенной при строительстве Центрального ядра, с севера и запада – собственной стеной.

Основанием высотной части здания служит плитно-свайный фундамент, состоящий из 296 буронабивных свай диаметром 1200 мм и 3-х угловых свай диаметром 1500 мм, объединенных плитным ростверком толщиной 4,5 м. Проектная нагрузка на сваи составляет 15500-22400 кН.

Строительство комплекса было начато в 2001 г. и заморожено в 2003, из-за смены владельца. В 2006 г. работы были возобновлены и по состоянию на сегодняшний момент, находятся в заключительной стадии.

Комплекс «Город столиц» (рис. 28), строительство которого ведется на участке №9, включает в себя 2 сооружения: 73-этажную башню «Москва» (проектная высота 274 м) и 62-этажную «Санкт-Петербург» (234 м) с 18-этажным соединительным зданием – подиумом, в котором будут размещены магазины, кинозалы и прочие объекты развлекательной и деловой инфраструктуры.

Основанием для башен служит плитно-свайный фундамент, состоящий из буронабивных свай диаметром 1,2 м и длиной 15-20 м, объединенных монолитным железобетонным ростверком толщиной 4,5 м. Абсолютная отметка дна котлована составляет 106,35 м [64, 9].

Строительство начато в 2003 г. и вскоре было приостановлено в связи со сменой дизайна сооружения. Возобновлено оно было в 2005 г. и по состоянию на начало 2010 г. находится в завершающей стадии (остекление фасада).

Комплекс «Башни на набережной» (рис. 29), расположенный на участке №10 и полностью введенный в эксплуатацию в 2007 г, состоит из 3-х башен – блоков «A», «B» и «C», высотой 85, 127 и 268 м соответственно.

Фундамент башни «C» представляет собой железобетонную плиту толщиной 5 м, устроенную на буронабивных сваях. Фундамент корпусов «A» и «B» - плитные на естественном основании.

На участке 11 будет расположен комплекс «Транспортный терминал», включающий в себя 2 высотных башни высотой 167 и 124 м, предназначенных под офисные помещения и 17-этажное здание гостиницы (проектная высота 61 м), объединенных подземной частью глубиной 25-27 м от поверхности земли (рис. 30). В подземной части сооружения будет расположен транспортный узел, обеспечивающий связь делового центра с линиями метрополитена, аэропортами «Внуково» и «Шереметьево» с использованием системы скоростного транспорта.

К моменту начала проектирования сооружения на соседних участках №№ 6, 10 и 12 уже были возведены ограждающие конструкции. В связи с этим, проектирование и строительство подземной части комплекса было осложнено необходимостью учета и использования конструктивных элементов противофильтрационных конструкций других сооружений ММДЦ «Москва-Сити», разработанных и устроенных в разное время различными организациями. На границе участка №11 с Центральным ядром и Юго-Западным въездом в качестве ограждающих конструкций котлована были использованы имеющиеся «стены в грунте» с осуществлением их укрепления путем устройства грунтовых анкеров. Вновь созданная ограждающая конструкция была выполнена из буросекущихся свай диаметром 1000 мм с шагом 0,9 м в извлекаемых обсадных трубах. Фундамент сооружения комбинированный – плитный с устройством буронабивных свай диаметром 1,2 м длиной 20 м, заглубленных в толщи суворовских и мячковских отложений на участках приложения нагрузок, превышающих 0,4 МПа [66].

В период экономического кризиса строительство проекта было приостановлено на стадии устройства подземной части и вновь возобновлено в 2011 г.

На участке 12 располагается строительная площадка комплекса «Евразия», по проекту представляющего собой двухуровневое 75-этажное сооружение высотой 309 м на 3-х этажном подиуме (рис. 31).

Глубина ограждающей конструкции котлована типа «стена в грунте» 23,2 м. В качестве фундамента под высотную часть здания использованы буронабивные сваи диаметром 1500 мм, объединенные монолитным железобетонным ростверком толщиной 3,0 м.

По состоянию на начало 2010 г. строительство приостановлено по экономическим причинам на стадии возведения 50-го этажа.

Комплекс «Федерация», строительная площадка которого расположена на участке 13, по проекту представляет собой многоуровневый подиум с двумя трехгранными разновысотными башнями – «Восток» (93 этажа, 354 м) и «Запад (62 этажа, 242 м) с расположением между ними шпиля высотой 448 м (рис. 32).

Глубина строительного котлована составляет 15,2 м, дно котлована расположено на абсолютной отметке 109 м. Противофильтрационная завеса по периметру участка комбинированная и состоит из траншейной «стены в грунте» толщиной 0,8 м и участков, выполненных из буросекущихся свай диаметром 750 мм с шагом 0,6 м. Заглубление противофильтрационных конструкций осуществлено в толщу воскресенских глин на абсолютную 101,5 м [66]. Конструкция фундамента плитно-свайная.

Башня «Запад» построена в 2007-м г., строительство башни «Восток» было приостановлено на уровне 60-го этажа по финансовым причинам. Рассматривался вариант, предусматривающий сокращение этажности башни до 64-х, т.е. до уровня башни «Запад», однако летом 2011 г. работы были возобновлены.

На участке 14 ведется строительство сооружения под названием «Меркурий Сити Тауэр», по проекту представляющего собой 70-этажное многофункциональное трехступенчатое здание высотой 322 м со шпилем до 380 м (рис. 33). Конструкция фундамента сооружения плитно-свайная. Плита заглублена на 5 подземных этажей, предусмотрено ограждение котлована сплошной железобетонной «стеной в грунте». Строительство здания было начато в 2005-м г. В данный момент сооружение возведено до проектной отметки и ведутся работы по остеклению фасада здания.

На участке 15 строится комплекс административных зданий Мэрии и правительства Москвы, по первоначальному проекту представляющих собой четыре вертикальных 72-этажных башни высотой по 308 м, соединенных между собой в верхней части восьмиэтажными, а в нижней одноэтажными мостами (рис. 34).

Участки 14 и 15 имеют общий котлован глубиной 25 м с расположением дна на абсолютной отметке 103,5 м в толще глин воскресенской подсвиты. По периметру участков устроена ограждающая конструкция типа «стена в грунте» толщиной 0,8 м.

Фундамент сооружения на участке №15 комбинированный плитно-свайный. Толщина плитного ростверка 4,8 м, сваи буронабивные, диаметром 0,9 и 1,5 м и длиной 17 и 20 м соответственно. Конструктивно при этом они устроены таким образом, что воспринимают основную часть нагрузки по боковым поверхностям [64, 9].

В период глобального экономического кризиса строительство сооружения было «заморожено» на финальной стадии возведения подземной части. В настоящее время проект выставлен на открытые торги и, вероятно, проект будет существенно изменен.

Участок № 16 разделен на две части: 16-а и 16-б. На участке 16-а планируется возведение офисно-административного высотного здания (45 этажей, 215 м) и здания с апартаментами (87 этажей, 330 м). На участке 16б будет расположена общественная подземно-надземная автостоянка и 22-этажная гостиница (рис. 35). На сегодняшний момент котлован пройден до проектной отметки, осуществляется устройство фундаментного основания.

На участке 17-18 предполагалось строительство многофункционального комплекса «башня Россия». Внешне проект башни представляет собой пирамиду, образованную тремя соединенными между собой под углом 120º сужающимися кверху блоками, между которыми в центре по высоте башни проходит сердцевидное пространство (рис. 36). Каждый блок имеет, примыкающее к центральной части башни ядро жесткости в виде лестнично-лифтового узла [9]. Проектная высота сооружения должна составить 612 м, таким образом, здание должно было стать высочайшим на территории делового центра и самым высоким зданием в Европе. В разработанном английским архитектором Норманном Фостером проекте здания предусмотрено множество новаторских решений, таких как система энергосбережения, основанная на базе единого контура с водой в качестве теплоносителя, распределение энергии которой варьируется в зависимости от времени года и система естественной вентиляции [66].

Первоначальный проект предполагал заглубление подземной части на 48,5 м, но впоследствии он был пересмотрен по результатам инженерно-геологических изысканий. Процесс разработки фундаментного основания башни «Россия» подробно рассматривается в главе 3.2.

По состоянию на начало 2010 г., на стадии частичного выполнения работ по устройству «стены в грунте», реализация проекта приостановлена по экономическим причинам. Рассматривается вопрос строительства на участке временной автостоянки сроком эксплуатации 4 года с перспективой возведения другого высотного здания.

На участке 19 располагается сооружение «Северная башня», высотная часть которого достигает отметки 132 м от поверхности земли, включающее в себя пожарное депо, различные диспетчерские службы, девятиуровневую автостоянку и офисные помещения (рис. 37). Фундаментная часть сооружения представляет собой плиту на естественном основании, опирающуюся на толщу окремненных известняков перхуровской подсвиты. Здание полностью построено и введено в эксплуатацию в 2008 г.

На участке 20 планируется постройка выставочно-делового комплекса, по проекту представляющего собой здание высотой 228 м, имеющее 5 подземных этажей, на крыше которого планируется устроить вертолетную площадку. Проект несколько раз подвергался пересмотру, и по состоянию на сегодняшний день, отложен на неопределенное время.

Говоря о подземном пространстве территории ММДЦ «Москва-Сити» нельзя не упомянуть об еще одном важнейшем его элементе – тоннельных и вестибюльных сооружениях метрополитена. Функционирующий в настоящее время участок Филевской линии метрополитена, ведущий к территории ММДЦ ответвляется от основной линии на перегоне между станциями Киевская и Кутузовская, проходит под руслом р. Москвы и подходит к территории делового центра с северо-востока. Пересадочный узел станции «Выставочная», первоначально названной «Деловой центр» расположен на двух нижних ярусах подземного пространства Центрального ядра. На всем протяжении линии в пределах Центрального ядра, впервые в отечественном метростроении применена уникальная технология верхнего строения пути. Рельсовый путь уложен на монолитную железобетонную плиту, которая сопрягается с несущими конструкциями через пружинные виброизолирующие устройства, что позволяет максимально защитить сооружения Центрального ядра ММДЦ "Москва-Сити" от вибраций, а так же значительно уменьшить уровень шума при движении поездов. Сразу за станцией "Деловой центр" сооружен перекрестный съезд, по которому осуществляться оборот составов [115].

После выхода из зоны Центрального ядра тоннели по крутой кривой, радиусом 150 метров, поворачивают на северо-запад к третьему транспортному кольцу. Строительство этого участка осуществлялось буро-взрывным способом, обделка тоннелей выполнена из чугунных тюбингов. Сама станция "Международная" - трехсводчатая, глубокого заложения, колонно-стеновой конструкции - построена закрытым способом. Тюбинговые кольца боковых залов внешним диаметром 7,5 метров разомкнуты и опираются на стеновые конструкции из стального проката. На эти стены опирается и свод центрального зала, диаметром так же 7,5 метров [115].

В перспективе предполагается соединение станции «Выставочная» с проектируемыми Калининско-Солнцевской линией и Третьим пересадочным контуром (иногда называемым Ходынской линией). В подземной части строящегося в настоящее время на 11 участке сооружения «Транспортный терминал» предусмотрены углубления для путей метрополитена (рис. 38).

4.6. Инженерно-геологические изыскания для строительства сооружений ММДЦ «Москва-Сити»

Комплекс подземных конструкций ММДЦ «Москва-Сити» представляет собой сложную систему, все элементы которого технологически увязаны друг с другом. Высотные здания имеют общие «стены в грунте», их фундаменты устроены таким образом, чтоб обеспечить функционирование существующих и прокладку проектируемых линий метрополитена. На рис. 39 приведена схема организации подземного пространства территории делового центра, хорошо иллюстрирующая эту особенность ММДЦ.

В идеале такой интеграционный подход должен быть применен при проектировании подземных сооружений на всей территории города. Принципиальная разница заключается в том, что подземное пространство г. Москвы уже содержит огромное количество подземных конструкций, тоннелей, коммуникаций, затрудняющих внедрение в него новых сооружений, сведения о которых часто весьма отрывочны, а иногда секретны. Однако проектирование новых подземных сооружений целесообразно вести с осуществлением взаимоучета их особенностей. В этом смысле опыт строительства делового центра подтверждает тезис о необходимости обоснования строительства высотных зданий на этапе градостроительного проектирования – не только с позиций их размещения в благоприятной геологической обстановке, но и с точки зрения оптимизации процесса их интеграции с другими подземными сооружениями для обеспечения максимальной функциональности. Такой подход согласуется с предложенными принципами соблюдения этапности работ и осуществления перманентного моделирования, начиная с самых ранних стадий проектирования.

Однако первоначальный выбор участка для строительства ММДЦ был все же осуществлен без какого-либо учета геологических особенностей. На тот момент отсутствовала информационная база, необходимая для реализации принципа альтернативности местоположения высотных зданий. Да и с точки зрения функциональности об альтернативности говорить не приходилось – вряд ли возможно было найти в пределах центрального административного округа г. Москвы другой участок пригодный для размещения такого количества высотных зданий. Так что о применении вышеуказанного принципа при проведении инженерно-геологических исследований и изысканий для строительства объектов ММДЦ можно говорить только в контексте размещения сооружений в пределах выделенной для застройки территории.

Уже на стадии архитектурной задумки была очевидна уникальность ММДЦ «Москва-Сити» как комплекса объектов, способных оказывать сложно прогнозируемое влияние на геологическую среду г. Москвы. Первые геологические исследования на территории  делового центра были начаты в 1989 году с целью геологического обоснования архитектурно-планировочной концепции застройки. Первая аналитическая оценка геологических условий строительства и прогноз влияния застройки на геологическую среду были составлены в 1993 году. В дальнейшем к геологическим исследованиям были привлечены ведущие организации г. Москвы в области инженерно-геологических изысканий, мониторинга подземных вод, методов лабораторных и полевых исследований горных пород, моделирования фильтрации подземных вод и напряженно-деформированного состояния грунтового основания. Под руководством академика РАН В.А.Ильичева была разработана Программа научного сопровождения строительства, координирующая деятельность организаций, проводящих собственные исследования на территории ММДЦ и регламентирующая необходимый перечень исследований с учетом уровня ответственности возводимых сооружений [103]. Сегодня научно-методическое сопровождение строительства делового центра ведется в НИИИОСП им. Герсеванова.

Таким образом, несмотря на то, что в проведения инженерных изысканий под объекты делового центра, их проектировании и строительстве приняло участие большое количество организаций разного профиля, координация всех этих работ осуществлялась одним экспертным органом, что в полной мере согласуется с предложенным принципом обязательного научно-методического сопровождения.

В 1993-1998 гг. был проведен ряд исследований, связанных с инженерно-геологическим обеспечением строительства Центрального ядра и получением материалов для построения постоянно действующих геомеханической (рис. 40) и геофильтрационной моделей территории делового комплекса, которые впоследствии детализировались по результатам проведения инженерно-геологических изысканий на участках застройки. Это позволило осуществлять учет взаимовлияния сооружений на разных участках застройки при прогнозировании изменения гидрогеологических условий и напряженно деформированного состояния грунтового массива.


В 1996 г на территории делового центра впервые была создана сеть режимных гидрогеологических скважин, располагающихся по периметру центрального ядра и к северу от него. На протяжении почти трех лет велись систематические наблюдения за уровнями, температурой и химическим составом подземных вод. Однако к концу 1998-го года скважины были уничтожены в результате проведения строительных работ, и впоследствии новая сеть режимных скважин была создана только в 2004 г. Сегодня она включает в себя 16 скважин, сгруппированных в 6 кустов (рис. 41). Наблюдаются динамика уровней, температуры и химического состава всех водоносных горизонтов, расположенных в пределах зоны взаимодействия с сооружениями ММДЦ «Москва-Сити».

В процессе строительства сооружений делового центра также осуществлялся геотехнический мониторинг – на фундаментах отдельных сооружений установлены датчики, регистрирующие напряженное состояние и деформации.

Таким образом, принцип мониторинга был реализован при строительстве сооружений ММДЦ, хотя и достаточно в общих чертах. Многолетний перерыв в проведении наблюдений за динамикой подземных вод, к сожалению, не позволяет произвести детальный анализ трансформации гидрогеологической обстановки под влиянием строительства комплекса высотных сооружений, хотя тенденции, выявленные путем сравнения результатов двух периодов наблюдений достаточно интересны.

В ратмировском и суворовском водоносных горизонтах – 2 и 3 от поверхности, соответственно, заметна явная тенденция на подъем уровней. Причиной может быть общее уменьшение объемов водопонизительных работ на территории ММДЦ, а также накопительный (во времени) эффект в уменьшении общей проводимости горизонтов за счет глубоких свайных фундаментов с частым расположением свай и их большим диаметром, а также значительных объемов инъецированных в массив цементных и иных растворов.

Температурный режим всех горизонтов находится в обычном сезонном графике, с учетом общего нагрева водовмещающих пород из-за контакта с возведенными подземными объемами. Фон температур составляет 11-13 градусов, в то время как в период наблюдений 1996-1998 г.г эта величина, как правило не превышала 10 градусов.

Гидрохимические параметры водоносных горизонтов практически соответствуют фоновым для Москвы параметрам и их сезонным изменениям. Минерализация по разным горизонтам от 0,2 до 2 г/л. Наиболее загрязненным является первый от поверхности горизонт. Специфических загрязнений за период наблюдений не зафиксировано, если не считать повышенной величины  до 8-9,5, рН подземных вод.

 

В рамках проведения инженерно-геологических изысканий для строительства всех сооружений ММДЦ «Москва-Сити» был выполнен всеобъемлющий комплекс работ, однако наиболее сложным объектом с точки зрения инженерно-геологического сопровождения стала башня «Россия», строительство которой впоследствии было отменено по экономическим причинам. Однако инженерно-геологические изыскания для ее строительства на тот момент уже были выполнены более чем в полном объеме и опыт их проведения интересен с позиций обоснования принципа многовариантного проектирования.

Работы в рамках обоснования ее строительства проводились в несколько этапов. На первом из них была проведена основная часть полевых работ – бурение инженерно-геологических скважин, проведение натурных (прессиометрические испытания) и лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов в соответствии с действующими нормативными документами. Литологические границы были уточнены по данным стандартного геофизического каротажа. Также была проведена видеосъемка стенок скважины.

Для исследования состояния карбонатного массива под плитой фундамента на предмет проявления карстовых процессов в зоне высотной части здания была выполнена межскважинная сейсмическая томография массива. Исследования показали, что массив представлен толщей сохранных известняков со скоростью прохождения продольных волн 3,0-3,8 км/сек, в которой выделяются субгоризонтальные прослои с пониженной скоростью 2,4 - 2,6 км/сек. По данным исследований, проводимых ранее для территории Москвы, для собственно карстовых полостей, заполненных инфлювием, скорости прохождения продольных волн составляют 1,7-2,2 км/сек. Интервалы фиксации прослоев со сниженными скоростями продольных волн, интерпретируемые как кавернозные и сильнотрещиноватые породы, хорошо согласуются с данными визуального изучения стенок скважин по данным видеокаротажа.

При проектировании сооружения стояла задача максимального освоения подземного пространства для организации подземной парковки, поэтому на следующих этапах изысканий проводилось перманентное компьютерное гидрогеологическое и геомеханическое моделирование для построения прогнозных схем взаимодействия сооружения с геологической средой при выборе того или иного проектного решения.

При проведении моделирования геофильтрации производилась оценка существующих гидрогеологических условий, прогноз их изменения в результате строительства сооружения, давались рекомендации по проведению мероприятий, минимизирующих изменение гидрогеологической ситуации района строительства.

Первоначальный проект здания предполагал устройство плитно-свайного фундамента с заложением плиты на глубине 48,5 м, что соответствует абсолютной отметке 84,5 м. По периметру площадки строительства проектировалось строительство «стены в грунте», низ которой должен был располагаться на 4-6 м ниже уровня плиты. Сама плита при этом должна была располагаться в толще карбонатных пород нерасчлененных подольской и мячковской свит.

Для осушения котлована при этом потребовалось бы полностью сдренировать три верхних водоносных горизонта и понизить уровень подольско-мячковского горизонта на 22-25 м. В соответствии с результатами геофильтрационного моделирования, прогнозные водопритоки из подольско-мячковского водоносного горизонта при этом составили 37 тыс. м3/сут., что составляет около 50% существующего эксплуатационного водоотбора из этого горизонта в г. Москве в пределах МКАД.

Прогноз показал, что необходимое водопонижение на строительной площадке существенно изменит гидрогеологическую ситуацию в подольско-мячковском водоносном горизонте. На расстоянии 4,5-5,0 км от строительной площадки величина прогнозного понижения уровня подземных вод подольско-мячковского водоносного горизонта относительно существующих условий составляет 2-3 м. В радиусе 2,0-2,5 км от участков №17-18 прогнозный уровень подземных вод горизонта понизится ниже его кровли. В зоне влияния строительных мероприятий окажутся месторождения подземных вод г. Москвы: Центр, Фили, Дорхимзавод, Хорошевское шоссе. Мероприятия по водопонижению в подольско-мячковском водоносном горизонте могут снизить надежность системы резервного водоснабжения г. Москвы за счет подземных вод каменноугольных водоносных горизонтов. Таким образом, геофильтрационное моделирование показало принципиальную невозможность заглубления котлована в среднекаменноугольные отложения.

Следующий рассмотренный вариант предполагал заложение плиты на глубине 37 м (абсолютная отметка 96,0 м). Фундаментная плита при этом должна была располагаться в суворовском водоносном горизонте, а низ «стены в грунте» - в подольско-мячковском водоносном горизонте. На этом этапе были проведены дополнительные полевые работы, включающие в себя проведение лабораторных трехосных испытаний и полевых прессиометрических исследований толщи глинисто-мергелистых пород суворовской подсвиты, а также опытно-фильтрационных работ для оценки их фильтрационных свойств с целью прогнозирования вероятности перетекания из нижележащего подольско-мячковского водоносного горизонта. На территории ММДЦ, суворовский и подольско-мячковский водоносные горизонты гидравлически связаны за счет невыдержанности мощности относительно водоупорной глинисто-мергелистой толщи суворовских отложений. На основании результатов геофильтрационного моделирования вновь было принято решение о переносе фундаментной плиты (рис. 42).

Окончательные проектные решения предполагают размещение фундаментной плиты на глубине 30,5 м, что соответствует абсолютной отметке 102,5 м, в толще глинистых пород воскресенской подсвиты.


Также в результате моделирования с учетом проектных решений на соседних участках ММДЦ был спрогнозирован подъем уровня надъюрского водоносного горизонта в области распространения водоупорных отложений юрской системы, что приведет к подтоплению прилегающих территорий. Для минимизации барражного действия стены в грунте были даны рекомендации по проведению дренажных мероприятий.

Перманентное геомеханическое моделирование проводилось на всех стадиях разработки проектных решений с целью определения напряженно-деформированного состояния основания плитно-свайного фундамента башни с учетом результатов прогноза изменения гидрогеологической обстановки. Для представительного моделирования всего процесса строительства, была принята следующая последовательность расчетных этапов:

• моделирование природного напряженно-деформированного состояния грунтового основания;

• моделирование устройства ограждающей стены в грунте;

• моделирование разработки котлована;

• моделирование устройства плитно-свайного фундамента;

• моделирование возведения высотного здания.

Расчеты проводились, согласно методике, для всех этапов последовательно, т. к. результаты предыдущего этапа являются начальным условием для последующего этапа. В результате проведенных расчетных исследований было смоделировано напряженно-деформированное состояние грунтового основания, при взаимодействии с плитно-свайным фундаментом в процессе возведения высотного здания.

Результаты работ показали, что вариант с расположением плиты на отметке 102,5 м, минимизирующий изменения гидрогеологической обстановки в процессе строительства, является наиболее сложным с точки зрения взаимодействия сооружения с грунтовым основанием. Моделируемые осадки плитно-свайного фундамента при возведении высотного здания развиваются неравномерно. При этом максимальная осадка прогнозируется в центральной части фундаментной плиты, где действующая нагрузка от здания передается на небольшую площадь через опоры лифтовых шахт (рис. 43). Для минимизации осадок сооружения были рассмотрены различные конфигурации плитно-свайного фундамента, различающиеся как расположением и конфигурацией свай, так и параметрами и конструкцией фундаментной плиты.

При определении оптимального варианта расположения свай на конечном этапе выбор делался между вариантом с тангенциальным и комбинированным расположением свай (рис. 44). Также был рассмотрен оптимизированный вариант с комбинированным расположением и утолщением плиты на 2 м в центральной части фундамента. Исследование показало, что, несмотря на то, что из всех перечисленных вариантов последний дает наименьшие прогнозируемые осадки, для полного удовлетворения требованиям Технического задания необходимо проведение дополнительного изучения влияния изменения длины свай на величину максимальной осадки и разности осадок под опорами лифтов и веерных колонн при постоянной толщине плиты и различных вариантах диаметра и величины ее утолщения. Были рассмотрены варианты с утолщением плиты в пределах различных ее осей в комбинации с выбором той или иной глубины заложения центральных свай, в результате чего было принято окончательное проектное решение.

Опыт проведения инженерно-геологических изысканий для строительства башни «Россия» можно назвать показательным. Именно на его основе был сформулирован принцип многовариантного проектирования высотных зданий. Однако реализован он был не в полной мере – процесс проведения многостадийных полевых работ занял продолжительное время, вследствие чего разработка окончательного проекта была перенесена на несколько месяцев. И связано это не с нехваткой производственных мощностей, а с бюрократическими проволочками, с которыми сопряжен процесс оформления разрешительной документации на проведение буровых работ в г. Москве. Этих сложностей можно было избежать, заложив все виды исследований, необходимые для расчета всех возможных вариантов фундаментного основания на стадии проведения первого этапа полевых работ. В данном случае этот шаг привел бы не только к экономии времени, но и к сокращению затрат на изыскания, позволив избежать необходимости бурения дополнительных скважин для отбора образцов, проведения прессиометрических испытаний и опытно-фильтрационных работ.

Выводы по главе 4

Опыт проведения инженерно-геологических изысканий для строительства сооружений ММДЦ «Москва-Сити» иллюстрирует применимость на практике большинства предложенных в работе принципов, и во многом стал основой для их разработки и формулировки:

  •  стадийность работ соответствовала этапам разработки концепции комплекса и проектирования высотных зданий;
  •  проектирование сооружений осуществлялось на основе постоянно действующих геофильтрационной и геомеханической моделей;
  •  инженерно-геологические изыскания на поздних стадиях проектирования отдельных сооружений обеспечивали возможность многовариантного проектирования;
  •  на территории делового центра действует сеть режимных скважин, осуществляется ведение гидрогеологического и геотехнического мониторинга;
  •  на протяжении всей истории строительства ММДЦ «Москва-Сити» ведется научно-методическое сопровождение всех работ, обеспечивающее координацию и контроль изысканий и исследований, выполненных различными организациями.

Процесс проектирования комплекса подземных сооружений делового центра осуществлялся в соответствии с концепцией взаимной их интеграции. В идеале такой подход должен быть использован в процессе Генерального планирования освоения подземного пространства на всей территории города. Это может быть сделано только с учетом геологических особенностей территории на ранних стадиях градостроительного проектирования. Наиболее рациональный и функциональный способ осуществления такого учета – интеграция между собой трехмерных моделей геологического пространства, подземных сооружений и коммуникаций. В этом смысле высотные здания – всего лишь элементы подземного пространства урбанизированной территории и от места и способа их внедрения зависит безопасность функционирования всей системы.

В то же время, хотелось бы отметить, что выбор участка для застройки в свое время был осуществлен без учета геологических ограничений, т.е. принцип альтернативности местоположения высотных зданий применен не был. Тот факт, что в толще карбонатных пород каменноугольного возраста, имеющих на территории ММДЦ приповерхностное залегание, не было выявлено крупных карстовых форм, можно назвать счастливой случайностью. В этой связи хотелось бы еще раз подчеркнуть, что в дальнейшем целесообразно осуществление вариативного анализа инженерно-геологических условий строительства высотных зданий на стадии градостроительного проектирования по результатам их размещения в трехмерной модели геологической среды, прототип которой был разработан в рамках данной работы.

Таким образом, опыт проведения инженерно-геологических изысканий на территории ММДЦ иллюстрирует реализацию той части обобщенного алгоритма (рис. 11), которая связана с блоками предпроектных изысканий, разработки проектов сооружений, сопровождения их строительства и эксплуатации.

Таким образом, становится ясно, что основной шаг на пути к оптимизации отрасли инженерно-геологических изысканий для высотного строительства, который следует предпринять, заключается в увязке этих работ с блоком изысканий на стадии градостроительного проектирования, т.е в доработке и внедрении в градостроительный процесс региональной трехмерной модели геологической среды, обеспечении ее комплементарности с локальными геомеханическими и геофильтрационными моделями. Как говорилось выше, этот процесс потребует внесения существенных изменений в нормативно-правовую базу строительной области и данное диссертационное исследование может быть использовано в качестве основы для осуществления этих изменений.


Общие выводы

  1.  Из проведенного в рамках исследования анализа зарубежных публикаций по тематике работы ясно, что разработка универсальной методики проведения инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий невозможна – наоборот, в процессе реализации каждого высотного проекта необходимо осуществление индивидуального научно-методического сопровождения.
  2.  Современная ситуация в области нормативно-правового регулирования инженерно-геологических изысканий для строительства высотных зданий характеризуется, с одной стороны, жесткими и противоречивыми требованиями в части касающейся объемов и технологий полевых и лабораторных исследований, с другой стороны – отходом от применения территориальных стандартов. Специфика отрасли и зарубежный опыт свидетельствуют в пользу того, что необходима разработка федерального «рамочного» документа устанавливающего общие принципы проведения инженерно-геологических изысканий для высотного строительства и территориальных приложений, конкретизирующих их реализацию в зависимости от региональных инженерно-геологических условий.
  3.  В рамках диссертационного исследования сформулированы общие принципы проведения инженерно-геологических исследований для высотного строительства и разработан обобщенный алгоритм их проведения. Эти разработки могут быть использованы при разработке федерального «рамочного» нормативного документа.
  4.  В работе выполнен анализ, направленный на выявление особенностей различных отложений, распространенных на территории г. Москвы, проявляющиеся при их использовании в качестве основания для фундаментов высотных зданий и разработаны критерии типизации территории по условиям освоения подземного пространства для целей высотного строительства. Весь объем литосферы, расположенный в зоне взаимодействия с существующими высотными и проектируемыми высотными сооружениями, был разделен на 11 структурно-литологических этажей, выделенных в зависимости от степени благоприятности для использования в качестве опоры для фундаментных плит высотных зданий.
  5.  В рамках работы была построена региональная компьютерная трехмерная модель геологической среды г. Москвы, которая может стать основой для реализации предложенных принципов и внедрении разработанного обобщенного алгоритма на стадии градостроительного проектирования.
  6.  Инженерно-геологические изыскания, выполненные для строительства комплекса сооружений ММДЦ «Москва-Сити» уникальны по своим объемам и детальности и на практике иллюстрируют реализацию части обобщенного алгоритма, связанной с проведением предпроектных изысканий, инженерно-геологическим обеспечением разработки проектов сооружений, сопровождением их строительства и эксплуатации. В то же время, выбор участка для застройки в свое время был осуществлен без учета геологических ограничений, т.е. принцип альтернативности местоположения высотных зданий в этом случае применен не был. В дальнейшем целесообразно осуществлять локализацию высотных зданий и комплексов на стадии градостроительного проектирования на основе региональной трехмерной модели геологической среды.


Список литературы

1

Болдырев Г.Г. О влиянии метода определения модуля деформации на его значение//Международный журнал «Геотехника» – 2010 – №3. С. 36-43

2

Бондарик Г.К., Чан Мань Л., Ярг Л.А. Научные основы и методика организации мониторинга крупных городов М.: ОАО "ПНИИИС", 2009. 260 с.

3

Бондарик Г.К., Ярг Л.А. Инженерно-геологические изыскания: учебник – 3-е издание – М.: КДУ, 2011. 420 с.

4

Голодковская Г.А., Лебедева Н.И. Инженерно-геологическое районирование территории Москвы// Инженерная геология – 1984 – №3. С. 48-61

5

Голодковская Г.А., Лихачева Э.А., Петренко С.И. Палеогеоморфологический анализ и его значение для инженерно-геологического районирования (на примере территории Москвы)//Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология – 1981 – №6. С. 3-17

6

ГОСТ 20276-99. Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости. М.: Госстрой РФ, 1999. 86 с.

7

ГОСТ 5686-94. Грунты. Методы полевых испытаний сваями. М.: Изд-во стандартов, 1994. 51 с.

8

Граник Ю.А., Аронов Б.Л., Норманн И.Б. ММДЦ «Москва-Сити»//Современное высотное строительство. Монография. М.: ГУП «ИТЦ Москомархитектуры», 2007. С. 52-70

9

Довнарович С. В. Пределы применимости линейного расчета осадок фундаментов и предельные давления/Основания, фундаменты и механика грунтов – 1994 – № 3. С. 16-20

10

Дмитриев В.В. Оптимизация лабораторных инженерно-геологических исследований. М.: Недра, 1989. 184 с.

11

Жидков Р.Ю. Инженерно-геологические изыскания для высотного строительства: зарубежный опыт и его применение в условиях г. Москвы//Вестник МГСУ – 2009 – №4. С. 101-106

12

Жидков Р.Ю. Инженерно-геологические изыскания для небоскребостроения на примере башни «Россия»//Материалы конференции «IV Денисовские чтения. Проблемы обеспечения экологической безопасности строительства». – М.: МГСУ, 2008. С. 106-112

13

Жидков Р.Ю. Мировой опыт инженерно-геологических изысканий для высотного строительства на примере Дубайской башни//Материалы V научно-практической конференции молодых специалистов "Инженерные изыскания в строительстве" – М.: ОАО ПНИИИС, 2009 – с. 23-26

14

Жидков Р.Ю. Применение мирового опыта инженерно-геологических изысканий для высотного строительства в г. Москве//Материалы IX международной конференции «Новые идеи в науках о Земле», т. 3. – М.: РГГРУ, 2009. С. 79

15

Жидков Р.Ю., Бучкин М.Н., Экзарьян В.Н., Селезнев В.Н., Карабаев М.И. Инженерно-геологические изыскания и сопровождение проектирования небоскребов на примере башни "Россия"//Инженерные изыскания – 2009 – №1. С. 52-57

16

Жидков. Р.Ю. Методика инженерно-геологического обоснования строительства высотных зданий на этапе градостроительного проектирования с применением ГИС-технологий (на примере г. Москвы)//Инженерные изыскания – 2011 – №8. С. 48-58

17

Зарецкий Ю.К., Карабаев М.И. Расчетное моделирование взаимодействия высотных зданий на участках застройки ММДЦ «Москва-Сити»//Труды международной конференции по геотехнике «Взаимодействие сооружений и оснований: методы расчета и инженерная практика. СПб.-М.: Издательство АСВ, 2005. С. 75-81

18

Зарецкий Ю.К., Ломбардо В.Н. Статика и динамика грунтовых плотин – М.: Энергоатомиздат, 1985. 256 с.

19

Жилов В.Х, Ламанов В.В. Программа «Новое кольцо Москвы». В кн. Современное высотное строительство. Монография. М.: ГУП «ИТЦ Москомархитектуры», 2007. С. 70-72

20

Зеегофер Ю.О., Клюквин А.Н., Пашковский И.С., Рошаль А.А.. Постоянно действующие модели гидролитосферы территорий агломераций. М.: Наука, 1991. 196 с.

21

Зеегофер Ю.О., Пашковский И.С., Селезнев В.Н. Условия формирования и разгрузки подземных вод. в кн. Москва. Геология и город./Под ред. В.И. Осипова, О.П. Медведева - М.: АО "Московские учебники и Картолитография", 1997. С. 141-152

22

Зеркаль О.В., Егоров Ю.К. Современное состояние нормативного обеспечения инженерно-геологических изысканий и направления его совершенствования//Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения». Выпуск 12. М.: РУДН, 2010. С. 25-30

23

Зиангиров Р.С., Каширский В.И. Оценка модуля общей деформации воскресенских глин с использованием метода статических нагрузок штампами//Инженерная геология – 2009 – №1. С. 44-51

24

Зиангиров Р.С., Коновалов В.П. Применение архивных материалов при проведении инженерно-геологических изысканий на застроенных территориях//Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения». Выпуск 13. М.: РУДН, 2011. С. 89-93

25

Игнатова О.И. Деформационные и прочностные характеристики юрских глинистых грунтов Москвы//Инженерные изыскания – 2009 – №12. С. 36-41

26

Игнатова О.И., Каширский В.И. Особенности инженерно-геологических изысканий для подземных сооружений//Российская архитектурно-строительная энциклопедия, т. 12: строительство подземных сооружений. М.: ВНИИНТПИ, 2008. С. 187-194

27

Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г. Москве//М.: ГУП НИАЦ, 2004. 110 с.

28

Инструкция по проектированию зданий и сооружений в районах г.Москвы с проявлениями карстово-суффозионных процессов. М.: Картография, 1984. 15с.

29

Катценбах Р., Бахманн Г., Клауcс Ф.  Пути оптимизации затрат при сооружении фундаментов высотных зданий в сложных грунтовых условиях//Проблемы механики грунтов и фундаментостроения в сложных грунтовых условиях: труды Международной научно-технической конференции, посвященной 50-летию БашНИИстроя, Уфа, 3-5 окт., 2006. Т. 2. Фундаменты в сложных грунтовых условиях и противооползневые сооружения. – Уфа: БашНИИстрой, 2006. С. 67-85

30

Катценбах Р., Гоффман Г., Фоглер М., Гире Й., Вахтер Ш. Надежность фундаментов высотных зданий. Опыт работы по обеспечению надежности и безопасности фундаментов высотных зданий на сжимаемых основаниях и на деформируемых горных породах//Строительный эксперт – 2005. – №11

31

Катценбах Р., Шмитт А., Рамм Х. Основные принципы проектирования и мониторинга высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Случаи из практики//Реконструкция городов и геотехническое строительство – 2005 – №9. С. 80-99

32

Каширский В.И. Зарубежный опыт статического зондирования – Инженерные изыскания – 2009 - №8. С. 28-37

33

Каширский В.И., Дмитриев С.В.. Бизов А.Н. Особенности инженерных изысканий для высотного строительства и заглубленных сооружений//Материалы третьей общероссийской конференции «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» - М., 2008. С. 24-30

34

Кожевникова В.Н. О роли динамики и режима подземных вод в формированиии карстово-суффозионных процессов (на примере некоторых районов г.Москвы)//Инженерные изыскания при строительстве (реферативный сборник), вып. 5(33). Сер.2 М.: стройиздат, 1974. С. 22-27

35

Козловский С.В. О некоторых аспектах выполнения статического зондирования установками тяжелого типа//Инженерные изыскания – 2009 – №12. С. 32-35

36

Козловский С.В., Павлович Г.Д., Экзарьян В.Н. Применение геоинформационных систем в инженерной геологии//Материалы второй общероссийской конференции изыскательских организаций «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации» Министерство регионального развития РФ, ОАО «ПНИИИС» – М.: 2007, часть 1. С.15-20.

37

Коломенский Н. В. Специальная инженерная геология. М.: Недра, 1969. 336 с.

38

Коломенский Н.В., Комаров И.С. Инженерная геология. Учебник. М.: Высшая школа, 1964. 480 с.

39

Колыбин, И.В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котлованов в городских условиях//Развитие городов и геотехническое строительство – 1998 – №12. С. 90-124

40

Котлов Ф.В. Изменение природных условий территории Москвы под влиянием деятельности человека и их инженерно-геологическое значение. М.: Издательство АН СССР, 1962. 263 с.

41

Кофф Г.Л., Петренко СИ., Лихачева Э.А., Котлов Ф.В. Очерки по геоэкологии и инженерной геологии Московского столичного региона. М., РЭФИА, 1997. 185 с.

42

Кузьменко Ю.Т., Гаврюшина Е.А., Лаврович О.Н. Геологическое строение. Осадочный чехол. в кн. Москва. Геология и город./Под ред. В.И. Осипова, О.П. Медведева - М.: АО "Московские учебники и Картолитография", 1997. С. 48 - 85

43

Кравцов В.Н. Высотные здания. Особенности проектирования, строительства и мониторинг фундаментов//Архитектура и строительство – 2010 – №1

44

Кружков Н.И. Высотные здания в Москве. Факты из истории проектирования и строительства. 1947-1956. – Самара: Издательский дом Агни, 2007. 156 с.

45

Кубецкий В.Л., Иванов В.В. Влияние результатов инженерно-геологических изысканий на прогнозирование осадок высотных здагий//Инженерная геология – 2008 – №1. c.35-39

46

Курило С.В., Скороходов А.Г., Федоровский В.Г. К расчету осадок свайных и свайно-плитных фундаментов// Взаимодействие сооружений и оснований. Методы расчета и инженерная практика. Труды международной конференции по геотехнике. Т. 2. Работы, представленные на русском языке. – СПб.-М.: Изд-во АСВ, 2005. С. 117-122

47

Кутепов В.М., Кожевникова В.Н. Устойчивость закарстованных территорий – М.: Наука, 1989. 149 с.

48

Кутепов В.М., Козлякова И.В., Анисимова Н.Г., Еремина О.Н., Кожевникова И.А. Оценка карстовой и карстово-суффозионной опасности в проекте крупномасштабного геологического картирования г. Москвы//Геоэкология – 2011 – №3. С. 215-217

49

Лифановская М.Г. Московские нормативы градостроительного проектирования высотных зданий//Современное высотное строительство. Монография. М.: ГУП «ИТЦ Москомархитектуры», 2007. С. 101-109

50

Майоров С.Г., Потапов Б.В. Геологическое картографирование территории г. Москвы//Геопрофи – 2010 – №1. С. 42-46

51

Маклакова Т.Г. Высотные здания. Градостроительные и архитектурно-конструктивные проблемы проектирования: Монография. Издание второе, дополненное//М.: Издательство АСВ, 2008. 160 с.

52

Малышева Е.С. Физико-механические свойства различных типов нижнемеловых грунтов на территории г. Москвы//Вестник Московского университета. Сер. 4. Геология – 2008 – №4. С. 66-69

53

МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения. М.: ГУП НИАЦ, 2004, 110 с.

54

МГСН 4.19-2005. Временные нормы проектирования многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов в городе Москве. М.: Центр проектной продукции, 2005, 96 с

55

МДС 50-1.2007. Проектирование и устройство оснований, фундаментов и подземных частей многофункциональных высотных зданий и зданий-комплексов. М.: Центр проектной продукции, 2008.  16 с.

56

Медков Е.И. Практическое руководство к исследованию механических свойств грунтов с применением стабилометров типа М-2.//М.-Л., Госэнергоиздат, 1959. 183 с.

57

Миронов О.К., Фесель К.И. Трехмерное моделирование геологического пространства – создание трехмерных карт// Сергеевские чтения. Моделирование при решении геоэкологических задач. Выпуск 11 – М.: ГЕОС, 2009. С. 128-132

58

Нгуен К.Х. Методика выбора оптимальных фундаментов высотных зданий в условиях г. Хошимина. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. СПб.: СПБГАСУ, 2008. 204 с.

59

Николаев А.П. Деформации грунтового массива на участках строительного понижения напоров ратмировского горизонта в г. Москве//Инженерная геология – 2009 – №2. С. 26-31

60

Николаев А.П. О мониторинге гидрогеологических условий на участках высотных зданий и комплексов в г. Москве//Проектирование и инженерные изыскания – 2008 – №2. С. 50-55

61

Никулин-Основский М.А. Геофильтрационное моделирование для обоснования проектов высотного и подземного строительства в Москве//Материалы всероссийской конференции по математическому моделированию в гидрогеологии. М., 2008. С. 72-73

62

Осипов В.И., Антипов А.В. Принципы инженерно-геологического районирования территории Москвы//Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология – 2009 – №1. С. 3-13

63

Осипов В.И., Кутепов В.М., Анисимова Н.Г. и др. Инженерно-геологическая оценка сложности освоения подземного пространства открытым способом в г. Москве//Труды Международной конференции по вопросам освоения подземного пространства города Москвы. Международная программа Юнеско м МГС «Год планеты земля». 2008. С. 106-108.

64

Пекин А.А. Детальное литолого-стратиграфическое описание касимовских отложений по котловану «Москва-Сити» (г. Москва)//Геологический вестник центральных районов России – 2002 – №1. С. 7-18

65

Пендин В.В., Бабанакова С.Л. Концепция раннего предупреждения развития негативных инженерно-геологических процессов //Изв. вуз. «Геология и разведка» - 2002 - №5. С. 123-127.

66

Петрухин В.П., Шулятьев О.А., Колыбин И.В., Мозгачева О.А., Безволев С.Г., Кисин Б.Ф. Строительство ММДЦ «Москва-Сити»//Российская архитектурно-строительная энциклопедия, т. 12: строительство подземных сооружений. М.: ВНИИНТПИ, 2008, c. 273-293

67

Потапов А.Д., Кашперюк П.И. О месте геотехники в реализации строительных проектов//Геотехника – 2009 – №1. С. 20-26

68

Руководство по выбору проектных решений фундаментов / НИИОСП им. Н. М. Гесеванова, НИИЭС, ЦНИИПроект Госстроя СССР. – М.; Стройиздат, 1984. 92 с.

69

Сазонов Г.Н. Инженерно-геологические исследования для строительства тоннелей и других видов подземных сооружений. в кн. Справочник по инженерной геологии. Изд. 3-е, доработанное и дополненное/Под ред. М.В. Чуринова – М.: Недра, 1981. С. 241-248

70

Сборник разъяснений по предпроектной и проектной подготовке строительства (вопросы и ответы) Вып. 3. М.: Центринвестпроект, 2010. 24 с.

71

Селезнев В.Н., Зеегофер Ю.О. Основные водоносные горизонты. в кн. Москва. Геология и город./Под ред. В.И. Осипова, О.П. Медведева - М.: АО "Московские учебники и Картолитография", 1997. С. 125-141

72

СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания в строительстве. Основные положения. М.: Минстрой России, 1997. 46 с.

73

СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть 1. Общие правила производства работ. М.: Госстрой России, 48 с.

74

СП 50-101-2004. Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 2004. 130 с.

75

Таракановский В.К., Вознюк А.Б., Сухин В.В. Инструменты геотехнического мониторинга и опыт их применения для высотных зданий в г. Москве//Материалы годичной сессии Научного совета РАН по проблемам геоэкологии, инженерной геологии и гидрогеологии «Сергеевские чтения». Выпуск 10. М.: ГЕОС, 2008. С. 488-492

76

Тер-Мартиросян 3. Г. Основы расчета осадок высотных зданий, возводимых в глубоких котлованах//Основания, фундаменты и механика грунтов – 2003 – № 5. С. 27-30.

77

Тер-Мартиросян 3. Г., Прошин М.В. Геомеханические проблемы высотного строительства//Основания, фундаменты и механика грунтов – 2006 – № 2. С. 15-19.

78

Трофимов В.Т., Красилова Н.С. Инженерно-геологические карты: учебное пособие – М.: КДУ. 383 с.

79

Трофимов, В. Т. Теоретические вопросы инженерно-геологического районирования //Вести МГУ. Сер. Геология.-1979.-№ 1. С. 64-76.

80

Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Взаимодействие зданий и оснований//Геотехника – 2009 – №1. С. 6-20

81

Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Высотное строительство в Санкт-Петербурге//Реконструкция городов и геотехническое строительство – 2005 – №9. С. 56-66

82

Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое сопровождение развития городов (практическое пособие по проектированию зданий и сооружений в условиях плотной застройки) – СПб., «Стройиздат-Северо-Запад», Группа компаний «Геореконструкция», 2010. 552 с

83

Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Гид по геотехнике (путеводитель по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям – СПб., «ПИ Геореконструкция», 2010. 208 с.

84

Шашкин А.Г, Шашкин К.Г., Васенин В.А. Особенности расчета фундаментов высотных зданий с учетом работы надземных конструкций в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга//Реконструкция городов и геотехническое строительство – 2005 – №9 . С. 71-79

85

Шипулин И.К., Зиангиров Р.С., Румянцева М.Н. и др. Инженерно-геологические условия подземного строительства. В кн. Москва. Геология и город./Под ред. В.И. Осипова, О.П. Медведева - М.: АО "Московские учебники и Картолитография", 1997. С. 208-222

86

Экзарьян В.Н., Гусейнов А.Н., Жигалин А.Д., Харькина М.А. Методика геоэкологических исследований – М.: Издательство «Щит-М», 2009. 216 с.

87

Arslan U. Geotechnical Aspects of the Planning and Construction of High-rise-Buildings//1st ZMTM Special Subject Symposium 08-09 November 2007, Istanbul University, Istanbul, Türkiye. Pp. 51-61.

88

Baker N.B, Kiefer T, Nicoson S., Fahoum K. The Role of Peer Review in the Foundation Design of the World’s Tallest Buildings//CTBUH 8th World Congress Proceedings – Dubai, 2008

89

Baker W.F., Korista S., Novak L.C. Engineering the World’s Tallest – Burj Dubai//CTBUH 8th World Congress Proceedings – Dubai, 2008

90

Ford, J., Burke, H., Royse, K. & S.J. Mathers. The 3D geology of London and the Thames Gateway : a modern approach to geological surveying and its relevance in the urban environment// Cities and their underground environment : 2nd European conference of International Association of engineering geology: Euroengeo 2008, Madrid, Spain, 15-20 Sept 2008

91

Katzenbach R., Schmitt A., Turek J. Cooperation Between the Geotechnical and Structural Engineers – Experience from Projects in Frankfurt//Soil – structure interaction in urban civil engineering, Proceedings of the Workshop in Thessaloniki, 1999

92

Merritt, J., Entwisle, D. & A. Monaghan. Integrated geoscience data, maps and 3D models for the City of Glasgow, UK.//IAEG 2006 Conference Paper No. 394. http://www.iaeg.info/iaeg2006/PAPERS/IAEG_394.PDF

93

Poulos H.G., Graham B. Foundation Design for the Burj Dubai – the World Tallest Building//sixth international Conference on case histories in geotechnical engineering – Arlington, 2008, pp. 2-16

94

Quick H., Keiper K., Meissner S. Building pit and Combined pile-raft foundation in difficult ground conditions in Frankfurt, Germany//Soil-structure interaction: calculation methods and engineering practice. Proc. of the International geotechnical conference. Saint Petersburg, 2005, Vol. 1, pp. 273-277

95

Rienzo F., Oreste P. & Pelizza S. 3D GIS Supporting Underground Urbanisation in the City of Turin (Italy)//Geotechnical and geological engineering, vol.27, 2002. Pp. 539-547

Архивные материалы

96

Геологический атлас Москвы (в 10 томах с пояснительной запиской). Масштаб 1:10 000. ГУП Мосгоргеотрест, М., 2010

97

Жаке Т.Ю., Фурсикова Т.В. и др. Опорная легенда Государственной геологической карты масштаба 1:50000 Московского административно-хозяйственного района. М.: Геоцентр-Москва, 1993.

98

Заключение по дополнительным инженерно-геологическим изысканиям на площадке строительства «Аква-парка» в ММДЦ «Москва-Сити». М.: НПО «НОЭКС», 2002

99

Заключение по дополнительным инженерно-геологическим исследованиям для уточнения закарстованности карбонатного массива под частью здания по адресу ММДЦ «Москва-Сити», блок 19-3 между осями 1-9/а-л. М.: НПО «НОЭКС», 2004

100

Контрольное бурение 10-ти скважин на участке №10 строительства многофункционального офисно-делового комплекса ММДЦ «Москва-Сити», Краснопресненская наб. 4, в г. Москве. М.: ФГУП «Фундаментпроект», 2003

101

Мониторинг подземных вод на территории, сопредельной центральному ядру «Москва-Сити». Отчет по 6-му этапу работ. М.: НПО «НОЭКС», 2011

102

Научно-технический отчет об инженерно - геологических условиях площадки строительства многофункционального офисно-рекреационного комплекса на участке №13 ММДЦ «Москва-Сити» по адресу: Краснопресненская набережная в г. Москве. М.: НПО «НОЭКС», 2004

103

Отчет «Геологические условия территории и прогноз их изменения в результате реализации проекта ММДЦ «Москва-Сити» в предпроектных предложениях». НПО «НОЭКС», М., 2005

104

Отчет по инженерно-геологическим изысканиям для проектирования 75-этажного многофункционального комплекса на участке №12 ММДЦ “Москва-Сити”. М.: НПО «НОЭКС», 2004

105

Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на площадке проектируемого многофункционального центра «Московский дворец бракосочетания» с подземной автостоянкой на участках №№ 2-3 ММДЦ «Москва Сити». М.: НПО «НОЭКС», 2006

106

Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на площадке проектируемого офисного комплекса на участке № 20 ММДЦ «Москва-Сити». М.: НПО «НОЭКС», 2006

107

Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на площадке проектируемого строительства многофункционального комплекса на участке №17-18, ММДЦ «Москва-Сити». М., НПО «НОЭКС», 2007

108

Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на площадке строительства офисно-административного здания и надземно-подземного паркинга на участке №16 ММДЦ «Москва-Сити». М.: НПО «НОЭКС», 2007

109

Результаты дополнительных инженерно-геологических работ на участке № 17-18 ММДЦ «Москва-Сити». М.: НПО «НОЭКС», 2008

110

Создание и ведение «Eдиной государственной геолого-картографической основы г. Москвы». Методика работ. НПП «Георесурс», М., 2009

111

СТП 2.01.01 «Стратификация грунтов г. Москвы». М.: ГУП «Мосгоргеотрест», 2001

112

Технический отчет об инженерно-геологических условиях участка строительства проектируемого объекта: Многофункционального центра на участке №14 по адресу Краснопресненская набережная, ММДЦ, СМосква-Сити» в ЦАО г. Москвы, М.: ГУП «Мосгоргеотрест», 2006

Электронные ресурсы

113

Бучкин М.Н., Жидков Р.Ю., Савицкий А.Ф. О создании трехмерной модели геологического пространства г. Москвы//Материалы конференции «Геоинформатика-2011», Киев. Режим доступа: http://cdn.scipeople.com/materials/31650/%D0%9A%D0%B8%D0%B5%D0%B2.pdf

114

Гарагаш И.А. Электронная геомеханическая модель территории г. Москвы – необходимый элемент безопасного строительства высотных зданий//Материалы IV международной научно-практической конференции «Современные системы и средства комплексной безопасности и противопожарной защиты объектов строительства. Стройбезопасность 2006». Режим доступа: http://stroi.mos.ru/nauka/d135dr7056m128.html

115

Линия в ММДЦ Москва-Сити (бывш. "мини-метро") Режим доступа: http://www.metro.molot.ru/f_mini.shtml – Загл. с экрана

116

Фаликман, В.Р. О европейских и российских строительных нормах проектирования и проблемах их гармонизации / Вячеслав Фаликман. — Алматы: Snip Information Systems, 2010. — Электрон. текстовые дан. (1 файл DOC : 101 кб); 7 c. — Режим доступа: http://info.snip.kz/standards/downloads/publications.php.

117

Skyscrapercity: интернет-форум – режим доступа: http://www.skyscrapercity.com – Загл. с экрана.

118

Skyscraperpage: база данных высотных зданий – режим доступа: http://www.skyscraperpage.com - Загл. с экрана.



Табличные приложения 

Приложение 1. Сопоставление стратиграфических подразделений легенды, принятой в работе и легенды ГУП «МОСГОРГЕОТРЕСТ»

Легенда, принятая в работе (основана на системе стратификации, использованной при составлении комплекта геологических карт масштаба 1:10 000 [96])

Легенда ГУП «МОСГОРГЕОТРЕСТ» [111]

Основание для выделения

tH

Техногенные образования

tQIV

Техногенные отложения

Здесь и далее вместо QIV ставится индекс H. В связи с изменениями в стратиграфическом кодексе, утвержденном ВСЕГЕИ, с конца 90-х-начала 2000-х гг. для карт четвертичных отложений вместо QIV принято обозначение H (голоцен).

pQIV

Почвенно-растительный слой

Не выделяем почвенно-растительный слой вследствие незначительной мощности. Как правило, он причленен к нижележащим образованиям

L,dH

prQIV

Покровные современные отложения

cQIV

Коллювиальные современные отложения

В связи с уточнением возраста оползневых тел, они включены в индекс dl III-H (см. ниже). Термин деляпсий представляется более точным для отложений подобного типа на равнинных территориях.

dQIV

Делювиальные современные отложения

В настоящее время отложения включены в состав индекса dII-III. Подразделение выделено, обосновано и должно быть учтено при дальнейших работах.

pl H

Болотные отложения. Торф, суглинки

lhQIV

Озерно-болотные современные отложения

В связи с изменениями в стратиграфическом кодексе для болотных отложений вместо h или b принят индекс pl – палюстринные.

aH

Аллювиальные отложения поймы (нерасчлененные). Пески, суглинки, галечники

aQIV

Аллювиальные отложения поймы

В составе поймы р. Москва и ее притоков выделены 2 уровня, которые выражены и геоморфологически в виде двух уступов. Нижний уровень р. Москва практически на всей площади затоплен. Отложения современных оврагов (a,dH) выделены для наиболее расчлененной территории Теплостанской возвышенности для оврагов без постоянных водотоков.

a2H

Аллювиальные отложения русла и низкой поймы. Пески, супеси, суглинки, гравийники

a1H

Аллювиальные отложения высокой поймы. Пески, суглинки, галечники, торф

a, dH

Аллювиально-деллювиальные отложения современных оврагов. Суглинки, супеси

l, pl III-H

Озерные и болотные отложения. Глины, суглинки, торф, мергели

В связи со сложностью корреляции данных образований по всей территории введен общий индекс

dl III-H

Деляпсий. Оползни смешанного состава

Соответствует индексу cQIV

L,d III

Покровные образования. Лессовидные суглинки

Соответствует индексу prQII-III. Наш возраст (L,d III) связан с взаимоотношениями покровных образований с другими комплексами. Так, они у нас залегают на микулинских отложениях (pl, l III mk). С другой стороны, покровные образования формировались в течение нескольких этапов, поэтому возраст II-III также справедлив. Вопрос остается дискуссионным.

d, a III

Деллювиально-аллювиальные отложения древних балок. Пески, супеси с гравием и галькой

См. пояснения к daQII-III.

a1III ln-os

Аллювиальные отложения 1-й надпойменной террасы. Пески, супеси, суглинки, глины

a1QIII

Аллювиальные отложения 1-й надпойменной террасы р. Москвы (Серебряноборской)

Принято давать буквенную индексацию с учетом эпох оледенений и межледниковий. Уточненная региональная схема четвертичных отложений (решения Комиссии МСК по четвертичной системе от 18 апреля 2001 г.) включает переименование мончаловского горизонта в ленинградский.

lhQIIImol

Озерно-молотные отложения мологошекснинского межледниковья

В связи со сложностью корреляции данных образований по всей территории введен общий индекс l, pl III-H

a2 III kl

Аллювиальные отложения 2-й надпойменной террасы. Пески с гравием и галькой

a2QIII

Аллювиальные отложения 2-й надпойменной террасы р.Москвы (Мневниковской)

В соответствии с утвержденными легендами (1993, 1997) выделено 2 уровня второй террасы, которые четко отмечаются в виде 2-х уступов в долине р. Москвы практически на всей территории.

a2b III kl

Аллювиальные отложения низкого уровня 2-й надпойменной террасы. Пески с гравием и галькой

a2a III kl

Аллювиальные отложения высокого уровня. Пески с гравием и галькой

lhQIIIkl

Озерно-болотные отложения калининского межледниковья

Выделение этих отложений как самостоятельного типа затруднено. В зависимости от ситуации включены в комплекс l, pl III-H или в верхнюю часть pl, l III mk

pl, l III mk

Озерно-болотные отложения. Суглинки, иногда карбонатные, мергели, глины с прослоями торфа

lhQIIImik

Озерно-болотные отложения микулинского межледниковья

aQIIIk-j

Аллювиальные отложения Клязьменско-Яузского протока

Аллювиальные отложения Клязьменско-Яузского протока на наших картах включены в состав отложений 3-ей надпойменной террасы (a, f3 II ms3)

d II-III

Делювиальные отложения. Пески, супеси

a, f3 II ms3

Аллювиально-флювиогляциальные отложения 3-й надпойменной террасы. Пески с гравием и галькой

a3QIII

Аллювиальные отложения 3-й надпойменной террасы р.Москвы (Ходынской)

В связи с тесной генетической, пространственной и временной связью аллювиальных и флювиогляциальных отложений 2-го этапа отступания ледника III терраса относится к аллювиально-флювиогляциальному типу, а возраст ее – средненеоплейстоценовый. В долине р. Москвы отмечается 2 уступа, выраженных в рельефе.

a, f II ms3

Аллювиально-флювиогляциальные отложения низкого уровня 3-й надпойменной террасы. Пески с гравием и галькой

a, f II ms3

Аллювиально-флювиогляциальные отложения высокого уровня 3-й надпойменной террасы. Пески с гравием и галькой

prQII-III

Покровные отложения

Для покровных образований принят возраст верхний плейстоцен. Соответствует нашему индексу L,d III (пояснения см. выше)

daQII-III

Делювиальные образования склонов и аллювиально-деллювиальные выполнения древних балок

Комплекс отложений расчленен на 2 отдельных генетических типа: d, a III (выполнения древних балок) и d II-III (делювиальные отложения), соответственно на карте выделено 2 типа образований

f, lg II ms3

Флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения (нерасчлененные). Пески, супеси, суглинки

fQIIms

Флювиогляциальные, водно-ледниковые московского оледенения

В регионе выделяется до 4-х уровней данных отложений. На территории Москвы четко картируется 2 из них. На отдельных участках в составе четко выделяются озерные отложения lg II ms3 (Бутово)

f, lg2 II ms3

Флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения второго этапа отступания ледника. Пески, суглинки

f, lg1 II ms3

Флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения первого этапа отступания ледника. Пески, супеси, суглинки

lg II ms3

Озерно-ледниковые отложения. Глины

fnk II ms2

Флювиогляциальные отложения наледных каналов (озов и камов). Гравийно-галечные пески

Озы и камы, отмечаются только на западе по характерным формам в рельефе.

f, lgep II ms3

Наледниковые флювиогляциальные и озерно-ледниковые отложения. Суглинки, супеси, пески

Сюда отнесены маломощные тонкослоистые отложения, залегающие на морене на водораздельных поверхностях, т.е. это типичные наледные (надморенные) отложения.

g II ms2, in g II ms2

Ледниковые отложения – морена. Суглинки с гравием, галькой, валунами; внутриморенные пески.

gQIIms

Моренные отложения московского оледенения

Практически на всей территории в суглинках прослеживается горизонт внутриморенных песков (in g II ms2), разделяющий морену на два горизонта

l, pl II lh

Озерные и болотные отложения. Глины иловатые, карбонатные, торф

Издавна в Московском регионе выделяются лихвинские образования. На данной территории это два три места, где межледниковые озерно-болотные отложения залегают ниже московской морены

f, lg I ds3-II ms1

Флювиогляциальные, ледниково-озерные, аллювиальные и озерные отложения. Пески, суглинки, супеси, глины

fQIId-ms

Флювиогляциальные, водно-ледниковые днепровско-московского межледниковья

Эти подразделения легенды Мосгоргеотреста соответствуют нашему временному интервалу f, lg I ds3-II ms1. Из состава этой довольно однообразной толщи (преобладают пески и супеси) трудно вычленить по отдельности озерные и флювиогляциальные отложения.

lgQIId-ms

Озерно-ледниковые отложения днепровско-московского межледниковья

g I ds2, in g I ds2

Ледниковые отложения – морена. Суглинки с гравием, галькой, валунами; прослои и линзы песков

gQIId

Моренные отложения днепровского времени

При анализе материала скважин суглинки днепровской морены, залегающие на высоких гипсометрических отметках (более 150-170 м) отнесены к g II ms2. В остальных случаях к донской (g I ds2).

a, f I vk-ds1

Флювиогляциальные, ледниково-озерные, ледниковые (сетуньская морена), аллювиальные и озерные отложения

afQIo-IId

Аллювиально-флювиогляциальные отложения окско-днепровского межледниковья

lgQIo-IId

Озерно-ледниковые отложения окско-днепровского межледниковья

gQIo

Моренные отложения окского оледенения

При анализе материала скважин суглинки окской морены сопоставлялись нами в большинстве случаев с донской мореной («второй сверху»), в редких случаях на низких гипсометрических отметках они могли войти в состав суглинков a, f I vk-ds1 (сетуньская морена?). По современным представлениям окский ледник рассматриваемую территорию не перекрывал (остановился в районе Клинско-Дмитровской гряды).

afQIp-o

Предледниковые (флювиогляциальные, аллювиальные) отложения

K2tn

Теньтиковская свита. Трепелы, опоки, пески палево- и зеленовато-серые

K2tn

Теньтиковская свита. Трепела глинистые; глины зеленовато-серые, песчаники серые

K2dm

Дмитровская свита. Пески зеленовато-серые, песчаники разнозернистые, кремнистые

K2dm

Дмитровская свита. Песчаники пятнистоокрашенные серые и желтовато-серые глауконит-кварцевые с фосфатно-кремнистым цементом, переходящие в пески

K2zg

Загорская свита. Пески желтые мелко и среднезернистые с линзами опоковидных глин

K2zg

Загорская свита. Пески пылеватые, мелкие зеленовато-серые с конкрециями кварцевого песчаника

K2jah

Яхромская свита. Пески зеленовато и желтовато-серые мелкозернистые

K2jah

Яхромская свита. Пески мелкие желтовато-зеленые кварцевые

K1pr

Парамоновская свита. Глины черные алевритистые, вверху – алевриты глинистые, внизу – пески глинистые с прослоями глин.

K1pr

Парамоновская свита. Нижняя часть – пески и алевриты; средняя часть – глины черные; верхняя часть – пески пылеватые глинистые с включением радиолярий спор, пыльцы

K1gv

Гаврилковская свита. Пески серо-зеленые разнозернистые

K1gv

Гаврилковская свита. Пески разнозернистые, зеленовато-серые, глинистые, с включением фосфоритов

K1klk

Колокшинская свита. Алевриты и пески

Возможно входит в состав гаврилковской свиты K1gv

K1vlg

Волгушинская свита. Пески зеленовато-серые, внизу – глины алевритовые темно-серые с прослойками песков

K1vlg

Волгушинская свита. Нижняя часть – пески и песчаники; далее алевриты и алевритистые глины

K1vrh

Ворохобинская свита. Пески буровато- или зеленовато-серые, алевриты, глины

K1vrh

Ворохобинская свита. Пески пылеватые, мелкие серые, темно-серые, глинистые и песчаники; переслаивание песков, алевритов и черных глин

K1bt+ik

Бутовская толща баррема и икшинская свита апта – объединенные. Пески белые и желтые с линзами песчаников с тонкими прослойками белых и сиреневых каолиновых глин

K1ik

Икшинская свита. Пески мелкие, с прослоями и чередованием песчаников, глин

Сходство литологического состава при отсутствии стратиграфических аналитических исследований

K1bt

Бутовская свита. Нижняя часть – алевриты; Верхняя часть – чередование алевритов, песков мелких, глин

K1ktl

Котельниковская свита. Глины алевритовые и алевриты сильно глинистые черные до темно-фиолетовых

K1kt

Котельниковская свита. Алевриты и алевролитовые глины с линзами кварцевых песков

K1kn÷gr

Кунцевская и люберецкая толщи берриаса, ростовская свита нижнего готерива, дьяковская толща, савельевская и гремячевская свиты верхнего готерива объединенные. Пески и песчаники, алевриты зеленовато-серые

K1gr

Гремячевская свита. Пески и песчаники с остатками аммонитов

Объединено вследствие сходства литологического состава и отсутствия стратиграфических аналитических исследований

K1sv

Савельевская свита. Алевриты песчано-глинистые, серые, слюдистые

K1rs

Ростовская свита. Пески мелкие и средней крупности, светло-зеленые с прослоями глин

K1lb

Люберецкая свита. Пески пылеватые и средней крупности, с прослоями (включениями) песчаников

K1kn

Кунцевская свита. Подошва – переслаивание песков пылеватых, алевритов, глин. Кровля толщи - пески

J3-K1lp

Лопатинская свита. Пески зелено-черные с фосфоритами

K1lp

Лопатинская свита. Пески серые мелкие, с включением фосфоритов. Фосфоритизированные песчаники. Содержит фауну аммонитов.

Пески темно-зеленые, зеленовато-бурые, глауконитовые, с включением фосфоритов. В основании песок желтый ожелезненный.

J3fl

Филевская свита. Глины алевритовые черные с фауной.

Пески зеленовато-серые, глинистые с конкрециями фосфоритов. Глины темные плотные, слоистые битумные

J3eg

Егорьевская свита. Пески глауконит-кварцевые, насыщенные конкрециями и галькой фосфоритов

Конкреции фосфоритов в глинистом и глауконитовом песке

J2-3vd-er

Великодворская – ермолинская свиты нерасчлененные. Глины темно-серые тугопластичные с фауной

J3er

Ермолинская свита. Глины черные, алевритистые, с остатками аммонитов, известковистые

Объединены в связи со сходством литологического состава

J3zk

Жуковийская свита. Глины черные, алевритистые, с остатками аммонитов, известковистые

Глины темно-серые, черные, алевритистые, известковистые, сланцевые, с остатками фауны

J3pd

Подосиновская свита. Глины серые, жирные, известковистые, с включением пиритизированных остатков багряных водорослей

J3vd

Великодворская свита. Глины серые, светло-серые, с обломками раковин

J2kr

Криушская свита. Песчаные глины и глинистые пески буро-серые с железистыми оолитами, вверху с прослоями песчаного мергеля

J3kr

Криушская свита. Пески, песчаники кварцевые с известковистым цементом; включения железистых оолитов; кровля – прослои песчано-оолитовых мергелей

J2lb

Люблинская толща. Алевриты песчано-глинистые и глины буровато-серыес тонкими прослоями песков с углистыми включениями

J3lbn

Люблинская свита. Переслаивание песков пылеватых, алевритов, глин неизвестковистых с включением обугленных растительных остатков

J2mr2

Москворецкая толща (верхняя пачка). Глины черные с прослоями песков, с углистыми включениями

J3mz

Москворецкая свита. Пески разнозернистые серые, темно-серые с углистыми включениями

Разделены по литологическому составу

J2mr1

Москворецкая толща (нижняя пачка). Пески разнозернистые

J2kd

Кудиновская толща. Глины зелено-серые жирные, весьма плотные

J2kd

Кудиновская свита. Глины зеленовато-серые, тонкопесчаные

C3 am

Амеревская свита. Нижняя и верхняя подсвиты нерасчлененные. Глины и доломиты с прослоями известняков

C3 2

Речицкая свита. Верхняя (щелковская) подсвита. Глины неизвестковистые, с подчиненными прослоями мергелей и органогенных известняков

C3sc

Речицкая свита. Щелковская подсвита. Глины красно-бурые, жирные, слоистые, с прослоями песков и песчаников

Здесь и далее геологические индексы приведены в соответствие с опорной легендой каменноугольных отложений московского административно-хозяйственного района государственной геологической карты масштаба 1:50 000 и легендой Московской серии листов геологической карты масштаба 1:200 000, утвержденными МСК.

C3 rč1

Речицкая свита. Нижняя (русавкинская) подсвита. Известняки, прослои доломитов, конкреции кремня, окремнение по фауне

C3rs

Речицкая свита. Русавкинская подсвита. Известняки и рассеянным детритом брахиопод кораллов и проч., и доломиты зеленовато-бурые, кавернозные, окремнелые

C3 jaz2

Яузская свита. Верхняя (трошковская) подсвита. Мергели, глины пестроцветные – красные, лиловые, зеленоватые.

C3trs

Яузская свита. Трошковская подсвита. Глины вишнево-бурые, красные и мергели красно-ржаво-бурые с прослоями доломитов

C3 jaz1

Яузская свита. Нижняя (измайловская) подсвита. Известняки, часто доломитизированные, доломиты

C3ism

Яузская свита. Измайловская подсвита. Доломиты с прослоями микрозернистых известняков.

C3 ts2

Тестовская свита. Верхняя (мещеринская) подсвита. Глины пестроцветные (преимущественно красные), мергели с редкими прослоями известняков

C3msc

Тестовская свита. Мещеринская подсвита. Глинистые мергели и доломиты. Глины темно-вишневые, красно-бурые, слоистые, аргеллитоподобные

C3 ts1- ts2

Тестовская свита. Нижняя (перхуровская) подсвита – верхняя (мещеринская) подпачка, нерасчлененные. Известняки, доломиты часто окремненные, с редкими подчиненными прослоями мергелей и глин

C3ph

Тестовская свита. Перхуровская подсвита. Переслаивание известняков светло-серых с зеленым оттенком и доломитов, известковистых и глинистых, прослои глин

Chm2

Хамовническая свита. Верхняя (неверовская) подсвита. Мергели, глины пестроцветные (преимущественно красные) с редкими маломощными прослоями известняков

C3nvr

Хамовническая свита. Неверовская подсвита. Глины и мергели пестрые, с прослоями органогенных известняков

C3 hm1

Хамовническая свита. Нижняя (ратмировская) подсвита. Известняки, реже доломиты, единичные прослои мергелей и глин

C3rt

Хамовническая свита. Ратмировская подсвита. Известняки светло-серые, мелко- и тонко-зернистые

C3 kr2

Кревякинская свита. Верхняя (воскресенская) подсвита. Мергели, глины пестроцветные (преимущественно красные), с редкими прослоями известняков и доломитов

C3vs

Кревякинская свита. Воскресенская подсвита. Глины пестроцветные и доломиты

C3 kr1

Кревякинская свита. Нижняя (суворовская) подсвита. Переслаивание мергелей, глинистых известняков, бледно пестроокрашенных, известняков органогенных.

C3sv

Кревякинская свита. Суворовская подсвита. Известняки с прослоями доломитов, глин, мергелей

C2 mč

Мячковская свита. Известняки, доломиты, единичные прослои глин и мергелей

C2ps

Мячковская свита. Песковская подсвита. Известняки органогенные с прослоями доломитов и мергелей.

Объединенные вследствие сходства литологического состава при отсутствии стратиграфических аналитических исследований. Полный разрез отложений мячковской свиты вскрывает сравнительно небольшое число скважин, что приводит к сложности картирования подсвит н