«Пьяным» высоткам не место в Питере
Геотехника для небоскребов

Бразильский город Сантос архитекторы иногда называют «пьяным городом» – такие ассоциации вызывают наклонившиеся в разные стороны небоскребы. В свое время высотное строительство здесь оказалось в руках непрофессионалов.

Петербург только готовится к возведению небоскребов, но специалисты-геотехники уже сейчас поднимают вопрос о том, на каких фундаментах необходимо строить высотки с учетом геологических условий Северной столицы.

Превращение горизонтального города в вертикальный – процесс не простой, необходимо решить множество технических проблем. Так, 52-этажное здание весом 120 тыс. тонн, построенное в одном из европейских городов, стоит на 56 сваях, заглубленных на 70 метров. Расчетная нагрузка на каждую сваю при этом составляет порядка 2 тыс. тонн. Устойчивость зданию придает «сильная» подземная часть в 5 этажей.

3 тыс. датчиков осуществляют контроль за состоянием конструкций такого здания.

Как считают многие петербургские архитекторы и геотехники, нормальное высотное строительство вообще невозможно без подземной части. В этом как раз и кроется одна из проблем. Если опыт наземного строительства 25-этажек у нас есть, то уровень развития подземного строительства очень низок. Что касается фундаментов для небоскребов, то, по мнению специалистов, речь должна идти в первую очередь о свайных технологиях. Возможность применения плитно-свайных фундаментов у многих экспертов вызывает сомнение. Эта тема активно обсуждалась на конференции «Особенности проектирования и строительства жилых и общественных высотных зданий», организованной ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ».

Владимир Вершинин, главный специалист по геотехнике ОАО «ЛЕННИИПРОЕКТ»:
– Повышение этажности с 25 до 50 этажей ведет к значительному увеличению нагрузок на фундаменты. Так, погонная нагрузка на стены в цокольной части увеличивается до 150–300 тонн. А сосредоточенная на колонны достигает 1000 тонн и более. Гарантировать устойчивость таких зданий можно при условии опирания фундаментов на прочные грунты.

В Санкт-Петербурге основанием для свайных фундаментов высотных зданий могут служить как кембрийские глины, так и ледниковые отложения при достаточной мощности, а также межморенные отложения песков. Главное, что для практики высотного строительства требуются принципиально новые методы исследования грунтов, широкое использование статического зонирования, исключение косвенных методов определения характеристик грунтов.

Для высотных зданий основным типом фундаментов являются свайные. При этом сваи должны обладать высокой надежностью и большой несущей способностью. К таким сваям относится группа буронабивных свай, имеющих разную технологию устройства. Среди них наиболее перспективными следует признать технологии фирм «Бауэр», метод проходных шнеков, а также сваи DDS, Fundex, Vibrex, Atlas.
Сохраняют свою актуальность призматические, круглые сваи и сваи-оболочки, погружаемые забивкой с помощью гидромолотов типа «Юнтан» и высокочастотных вибропогружателей типа HF3, JV 16 и др. К перспективным в высотном строительстве следует отнести и плитно-свайные фундаменты, которые позволяют уменьшить общие неравномерные осадки.
Считаю, что геологические условия Петербурга позволяют достаточно уверенно проектировать и строить здания высотой 75–150 метров. Однако необходимо разработать схему «точечного» размещения высоток для оценки геотехнических ситуаций участков. Высотная застройка требует развития подземного строительства, это обусловлено как конструктивными, так и архитектурно-технологическими требованиями.

Борис Коршунов, главный инженер ГУП «Трест ГРИИ»:
– Необходима полнота и достоверность инженерно-геологических изысканий. Для строительства высоток на территории города нет простых инженерно-геологических условий, поэтому нужен максимально полный объем материалов по конкретному участку.
Изыскания должны включать бурение не менее 4 скважин и 5 пунктов статического зонирования под каждую секцию. Глубина скважин и зонирования должна на 15 и более метров превышать ожидаемую глубину погружения свайного фундамента. Необходимо производить отбор проб грунтов и грунтовых вод, прогнозирование показателей физико-механических, в том числе деформационных, свойств грунтов в основании проектируемых зданий и сооружений.

Рашид Мангушев, заведующий кафедрой геотехники СПбГАСУ:
– Недостаточная изученность поведения слабых грунтов при значительных знакопеременных нагрузках, несовершенство методов расчета оснований и фундаментов высотных зданий требуют индивидуального подхода к обоснованию вариантов фундаментов и технологии их выполнения.
Такая задача, на наш взгляд, должна выполняться при максимально возможном научном геотехническом обосновании всех этапов проектирования, устройства фундамента и строительства сооружения. Невзирая на дополнительные затраты на геотехническое сопровождение и мониторинг.

Россия серьезно задержалась с возведением высотных зданий. Отсюда интерес к зарубежному опыту высотного строительства. На Манхэттене, например, высотки стоят на плиточном фундаменте, который опирается на гранитные отложения. Для Петербурга характерны большая мощность слабых водонасыщенных тиксотропных грунтов, их значительная неоднородность в плане и по глубине как по составу, так и по основным физико-механическим и прочностным свойствам.

При производстве работ нулевого цикла в Петербурге приходится учитывать свойства грунтов надморенной толщи, представленной позднеледниковыми и послеледниковыми озерными и морскими отложениями.
Я против использования плитного фундамента в высотках. На наших грунтах расчетная осадка здания с плитным фундаментом составляет 15–30 см. Однако широко известен факт, когда большим осадкам сопутствует и большая их неравномерность.
Например, осадка 10-этажного корпуса гостиницы «Россия» (ул. Чернышевского, 11 – у Московского парка Победы) с плитным фундаментом превысила полметра. Плюс ко всему произошла осадка фундамента пристройки. Разность осадок корпуса и пристройки в течение ряда лет сопровождалась нарушением их стыка.
Другой пример, 17-этажный дом башенного типа (Шипкинский пер., 3). Расчетная осадка здания составляет 18 см. Крен в направлении малой стороны плиты появился уже в процессе строительства и продолжал нарастать по его завершении. Отклонение верха дома от вертикали достигло 0,8 м, что более чем в 3 раза превышает предельные значения (ценой значительных усилий и затрат крен дома исправлен).

До начала 90-х годов основным типом свайных фундаментов являлись сборные железобетонные сваи. Частичный отказ от забивки привел к разработке технологии статического вдавливания. В это же время в Петербурге активно стали использоваться технологии изготовления свай в грунте – буронабивные и буроинъекционные. По характеру изготовления такие сваи можно разделить на три типа: с выемкой грунта, с частичной выемкой грунта и без выемки.
В первом случае происходит погружение защитной обсадной трубы, разработка грунта внутри оболочки шнеком и погружение армокаркаса с заполнением скважины бетоном и одновременным подъемом обсадной трубы. Специально применяемый в ряде случаев уширитель позволяет изготавливать буровые сваи под защитой обсадных труб с диаметром уширения 620–1200 мм, что обеспечивает значительное увеличение несущей способности по острию, более полное использование несущей способности по материалу.

Испытание буронабивных свай с уширением показало, что значения несущей способности таких свай по грунту на 50-70% выше, чем свай без уширения.

Советский опыт по применению «сваи-оболочки» может быть использован и при высотном строительстве, тем более что существует производственная база, техника и наработки.

Владимир Улицкий, заведующий кафедрой оснований и фундаментов ПГУПС:
– Мировая практика свидетельствует о возможности возведения небоскребов в самых сложных инженерно-геологических и климатических условиях. Необходимо использовать зарубежный опыт, но помнить при этом, что он не только положительный, но и отрицательный (например, город Сантос). Зарубежный опыт должен быть критически осмыслен, а прогрессивные наработки взяты на вооружение.

Подготовила Наталья Соколова