Доклад главного специалиста отдела технологий ремонтно-реставрационных работ КГИОП Ростислава Петрова "Особенности освоения подземного пространства в зоне риска объектов культурного наследия в Санкт‑Петербурге" на конференции ACUUS-2016

В докладе рассмотрены проблемы освоения подземного пространства и основные принципы сохранения объектов культурного наследия в зоне риска нового строительства или реконструкции зданий и сооружений в Санкт‑Петербурге. Приведены примеры негативного влияния нового строительства с освоением подземного пространства на техническое состояние объектов культурного наследия. Рассмотрены основные причины, влияющие на техническое состояние зданий и сооружений окружающей застройки при освоении подземного пространства. Проведенное исследование позволяет сформулировать рекомендации по минимизации негативного влияния нового строительства или реконструкции зданий и сооружений на здания окружающей застройки.

Ключевые слова: объект культурного наследия, техническое состояние, зона риска, здание окружающей застройки, геотехнический расчет, фактор риска.

Проблема освоения подземного пространства в зоне риска объектов культурного наследия и исторических зданий (далее – ОКН) в Санкт‑Петербурге всегда стояла достаточно остро. К причинам, обязывающим особенно тщательно подходить к проектированию, строительству и эксплуатации новых зданий и сооружений (их реконструкции с увеличением нагрузки на грунтовое основание) в зоне риска ОКН, относятся:

• значительное количество ОКН в Санкт‑Петербурге (особенно в исторической части города);
• значительный срок их службы (до 300 лет);
• особенности геологического строения побережья Финского залива и устья реки Невы, представленного, как правило, слабыми водонасыщенными грунтами до глубины 25…30 метров;
• особенности гидрологических условий (высокий уровень подземных вод).

В качестве примеров негативного влияния нового строительства зданий и сооружений на техническое состояние ОКН только за последние годы следует отметить:

• Дом А.Н. Перцева (Лиговский проспект, 44) – влияние строительства торгового центра «Галерея»;
• комплекс зданий у пересечения Невского проспекта и ул. Восстания (в том числе, Невский пр., 102; ул. Восстания, 4)– влияние строительства торгового центра «Стокманн»;
• Дом М.Х. Усова (наб. Лейтенанта Шмидта, 19; 13-я линия В.О., 2; Иностранный пер., 2) – влияние строительства многоэтажного жилого дома с подземным паркингом и другие.

В настоящее время для минимизации негативного влияния нового строительства на техническое состояние расположенных в зоне риска ОКН в состав научно-проектной документации включен обязательный раздел «Мероприятия по сохранению объектов культурного наследия» [1]. Основной составной частью указанного раздела являются геотехнические расчеты, конечной целью которых является оценка возможного негативного влияния нового строительства на техническое состояние ОКН.

Геотехнические расчеты сводятся к определению дополнительных осадок расположенных в зоне риска (зона риска, зона геотехнического влияния, 30-метровая зона – площадь земли вокруг нового строительства или реконструируемого здания, в пределах которой фиксируются дополнительные осадки грунтового массива; предварительно границы зоны риска принимаются на удалении 30,0 метров от котлована или площади застройки (реконструкции), но в дальнейшем размеры зоны риска должны быть обязательно уточнены расчетом).

Предельно допустимые значения дополнительных осадок зданий и сооружений (S), расположенных в зоне риска нового строительства (реконструкции с увеличением нагрузок на грунтовое основание), нормируются в зависимости от категории технического состояния (далее -ТС) зданий (сооружений). Категория ТС – обобщенный показатель, отражающий техническое состояние зданий и сооружений на момент обследования его строительных конструкций с учетом выявленных дефектов и повреждений и физического износа. Свод правил [2] (для обычных зданий и сооружений) и ГОСТ [3] (для ОКН) устанавливают следующие предельно допустимые значения дополнительных осадок:

• для обычных зданий и сооружений II категории ТС S = 30,0 мм;
• для обычных зданий и сооружений III категории ТС S = 20,0 мм;
• для объектов культурного наследия II категории ТС S = 10,0 мм;
• для объектов культурного наследия III категории ТС S = 5,0 мм.

Анализ представленных значений показывает, что требования к сохранению ОКН существенно более жесткие по сравнению с обычными зданиями и сооружениями. Существует мнение, что установленные для ОКН III категории ТС критерии в условиях существующих геологических напластований Санкт‑Петербурга практически недостижимы.

Таким образом, целью геотехнических расчетов является определение значений дополнительных деформаций расположенных в зоне риска нового строительства (реконструкции) зданий (сооружений) и сравнение их с предельно допустимыми значениями.

Практика реального строительства с освоением подземного пространства в Санкт‑Петербурге показывает, что фактическая степень негативного влияния на ОКН, как правило, больше по сравнению с результатами геотехнических расчетов.

В качестве причин отмеченного расхождения можно назвать следующие:

• геотехнические расчеты выполняются не в полном объеме. В сложившейся практике расчетные дополнительные осадки определяются, как правило, на стадии отрывки котлована, уже защищенного подпорной стенкой. Иногда учитывается составляющая деформаций от эксплуатационной нагрузки уже построенного здания.
• в качестве критерия принимаются предельно допустимые осадки для обычных зданий и сооружений. При этом в качестве обоснования приводится примечание к таблице приложения Л в [2].
• условия реального строительного производства на отдельных этапах отличаются от исходных данных геотехнических расчетов.

Отмеченные обстоятельства в большинстве случаев и объясняют расхождение между результатами расчетов и реальной геотехнической ситуацией, когда расположенные в зоне риска здания (сооружения), особенно ОКН, получают большие по сравнению с расчетом дополнительные осадки и переходят в более опасную категорию технического состояния, вплоть до аварийной.

Для минимизации негативного влияния нового строительства на техническое состояние расположенных в зоне риска зданий и сооружений, в том числе ОКН, представляется необходимой реализация следующих рекомендаций в процессе выполнения геотехнических расчетов.

При выполнении геотехнических расчетов должны быть учтены все факторы риска нового строительства в зоне риска ОКН. К таким факторам риска следует отнести:

• устройство контурной подпорной (шпунтовой) стенки; в зависимости от конструкции подпорной стенки расчет может показать существенное значение дополнительной осадки за счет смещения грунтовых масс;
• временное водопонижение при устройстве котлована (дает значительную составляющую дополнительной осадки за счет увеличения собственной массы грунта в условиях временного отсутствия взвешивающего действия подземных вод; особенно опасно при осушении деревянных лежней под фундаментами существующих зданий);
• устройство котлована за контурной подпорной стенкой (дает ощутимую составляющую дополнительной осадки за счет горизонтальных деформаций подпорной стенки и смещения грунтовых масс);
• устройство свайного основания в пределах выполненного котлована;
• возведение подземной части здания (сооружения);
• временное (растянутое во времени, постепенно затухающее) влияние возведенного нового здания (сооружения) под действием собственной массы и полезной эксплуатационной нагрузки (дает ощутимую составляющую дополнительной осадки за счет малых значений модуля деформации грунтовых напластований в пределах глубины сжимаемой толщи).

Отдельно можно отметить еще один фактор риска – предварительная разборка (демонтаж) расположенных на площадке нового строительства зданий и сооружений (например, находящихся в аварийном техническом состоянии). Дает вертикальные деформации грунтового основания противоположного знака за счет упругих свойств скелета грунта. Отмеченный фактор риска может негативно влиять на расположенные в зоне риска здания и сооружения и должен быть учтен в геотехнических расчетах.

Геотехнические расчеты должны производиться по каждому фактору риска отдельно, результаты (линии равных напряжений, вертикальных и горизонтальных деформаций грунтового массива) должны быть показаны как в плане, так и по наиболее опасным сечениям. Полная дополнительная осадка определяется как сумма составляющих по каждому фактору риска.

В качестве основных направлений по минимизации геотехнического влияния нового строительства на техническое состояние ОКН можно отметить следующие:

• дальнейшее совершенствование геотехнических расчетов по пути максимального приближения расчетных схем к реальным условиям нового строительства;
• выполнение геотехнических расчетов с учетом всех возможных факторов риска;
• назначение предельно допустимых значений дополнительных осадок ОКН по ГОСТ Р56198-2014;
• выбор рациональной конструкции подпорной стенки;
• сохранение или минимизация изменений гидрологических условий площадки;
• выбор рациональной конструкции свайного основания;
• выбор рационального метода возведения подземной части здания (сооружения);
• сокращение сроков строительства;
• минимизация динамических нагрузок на грунтовое основание на всех стадиях нового строительства (реконструкции).

Использованная литература

1. ГОСТ Р 55528-2013. Состав и содержание научно-проектной документации по сохранению объектов культурного наследия. Памятники истории и культуры. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2013, 27 с.
2. Свод правил СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*. М.: Минрегион России, 2010, 161 с.
3. ГОСТ Р 56198-2014. Мониторинг технического состояния объектов культурного наследия. Недвижимые памятники. Общие требования. М.: Стандартинформ, 2015, 21 с.