Геотехнические проблемы реконструкции инженерных сетей (в рамках программы "Центр Санкт-Петербурга") с.И.Алексеев, с.В.Ломбас, а.П.Насонов

Реализация комплексной программы "Центр С.-Петербурга" включает в себя решение геотехнических задач по ремонту и прокладке новых инженерных коммуникаций в сложных инженерно-геологических условиях тесной городской застройки. Программой предусматривается строительство глубоких магистральных канализационных коллекторов, позволяющих перехватывать сточные воды,уходящие в реки С.-Петербурга и направлять их на очистные сооружения. В последние годы при строительстве подобных линейных инженерных сетей, как в нашей стране, так и за рубежом широко практикуется методика проходки коллектора закрытым способом или микротоннелированием (рис. 1).

Рис.1. Принципиальная схема микротоннелирования

Наряду с явным преимуществом данного способа прокладки инженерных коммуникаций по сравнению с традиционной методикой строительства в открытых траншеях, устройство микротоннеля в условиях тесной городской застройки вызывает необходимость решения ряда геотехнических проблем.

К одной из главных проблем относится возведение стартовых и приёмных шахт коллектора. Шахты коллектора обычно имеют размеры в плане 4´ 4 м (5´ 5 м) и глубину 8…12 м. В условиях С.-Петербурга такие шахты-камеры строятся с использованием шпунтового ограждения, пересекающего многочисленные слои слабых водонасыщенных грунтов. Следует учесть, что в центральной части С.-Петербурга кровля относительно плотных (моренных) отложений залегает на глубинах порядка 14…20 м и более. В этих условиях строители стремятся использовать длинный шпунт, длинной 14…16 м, с тем чтобы создать условия возможности производства работ в проектируемых шахтах-камерах практически без водоотлива. Однако в условиях интенсивной городской застройки, когда шахты-камеры приходится выполнять вблизи с существующими жилыми домами, являющимися памятниками архитектуры, вибропогружение длинного шпунта и особенно последующее затем извлечение, вызывает, как показывает опыт строительства, негативное воздействие на окружающие здания. В этих условиях при производстве строительных работ необходим комплексный мониторинг за сохранением состояния существующих зданий, который, как минимум, должен включать в себя следующие измерения:

• динамический контроль за колебаниями грунтов основания, а также несущих и ограждающих конструкций здания, проводимый в момент погружения и извлечения шпунтового ограждения;

• геодезический контроль за деформациями несущих конструкций зданий;

• контроль за сохранностью положения уровня подземных вод в период строительства.

Для снижения негативного воздействия при строительстве шахт на окружающую застройку устраивать шахты-камеры в коротком шпунтовом ограждении (длиной 8…9 м) и без его извлечения. При этом требуются дополнительные мероприятия по закреплению днища (изменению фильтрационных свойств основания), для того чтобы избежать проникновения грунтовых вод в шахту. Эти задачи вполне решаемы с использованием современных высоконапорных технологий. Однако эти "высокие" технологии требует тщательного геотехнического обоснования и сопровождающего мониторинга, как за качеством работ, так и за сохранностью окружающей среды.

В качестве примера на рис.2 приведена расчётная схема и результаты определения напряжённо-деформированного состояния массива грунта, выполненного методом конечных элементов в упруго-пластической постановке, описываемой критерием Мора-Кулона. Для расчёта использовался программный комплекс "Геохеханика" [1]. Расчёты по определению предельного состояния грунта в основании камеры-шахты глубиной 8 м в 10 м шпунтовом ограждении выполнялись в следующих грунтовых напластованиях: инженерно-геологический элемент (ИГЭ №1) - суглинок тяжёлый пылеватый ленточный мягкопластичный мощностью до 6,3 м с g =19 кН/м³; j =7° ; с=8,0 КПа; e =0,93; Е=7,0 МПа; ИГЭ №2 - супесь пылеватая серая мягкопластичная мощностью до 2 м с g =20,5 кН/м³; j =16° ; с=11 КПа; e = 0,61; Е= 10 МПа; ИГЭ №3 - песок крупный коричневый средней плотности с g =20,7кН/м³; j =40° ; с=1 КПа; e =0,55; Е= 40 МПа. Уровень грунтовых вод расположен на глубине 1,5 м от поверхности.

 

Рис.2. Области предельного состояния грунта в основании днища шахты без закрепления грунта (затенены области предельного состояния по Кулону, заштрихованы - области разрывов), 1,2,3 - номера ИГЭ

Как видно из результатов представленного решения (рис.2) грунты днища проектируемой шахты, воспринимая гидростатическое давление воды, будут находиться в предельном состоянии, испытывая деформации разрыва по глубине, соответствующей глубине погружения шпунта. В результате будет происходить выпор грунтов днища и грунтовая вода будет поступать в котлован. Безусловно, что такое решение не может быть приемлемым. Для создания противофильтрационного экрана с помощью струйной технологии, рассмотрены несколько расчётных вариантов при различной толщине массива закреплённого грунта.

Рис.3. Схема деформации поверхности грунта по данным математического моделирования, выполненного H.Akagi, K.Komiya

Рис.4. График замеренных перемещений марок вдоль оси проходки микротоннеля

Анализ результатов решений показал, что с увеличением толщи закреплённого грунта в днище шахты области развития предельного состояния грунта уменьшаются и при толще закреплённого грунта в 3 м - полностью исчезают. Следовательно, последнее решение с закреплением толщи грунта основания шахты в 2,5...3 м следует считать надёжным с точки зрения создания противофильтрационных свойств основания.

Другой ряд геотехнических проблем относится к периоду строительства (безтраншейной проходки) железобетонного канализационного коллектора с помощью микрощита немецкой фирмы "Херренкнехт" наружным диаметром 1,5 м. Как показывают результаты математического моделирования, а также зарубежный и отечественный опыт строительства коллектора, при проходке щита на глубине 6…7 м вначале деформируется поверхность перед ним - в виде подъёма грунта до 2…6 мм, а затем - осадка грунта на величину до 5…6 мм (см.рис.3). Характерны в этом отношении результаты опытных измерений деформации поверхности грунта по оси проходимого коллектора, полученные в 1997 г. при проходке щита по Поклоногорской улице - Песочной набережной (рис.4). Вначале по результатам измерений отмечен подъём поверхности грунта до 6 мм, а затем его осадка до 7 мм с разницей во времени в течение недели.

Отмеченный характер деформации грунтовой поверхности вдоль оси проходки микрощита объясняется технологическими условиями работы данного механизма. В забое создаётся избыточное давление, которое противодействует внешнему природному давлению грунта и грунтовой воды на глубине проходки (рис.5). В результате, как показывают расчёты [2], перед трубой и в направлении дневной поверхности появляются траектории преимущественного движения частиц грунта вверх, объясняющие возникающий подъём грунтовой поверхности (см. рис.6^а). При дальнейшей разработке грунта и небольшом его переборе траектории движения частиц грунта возле щита приобретают противоположное направление по сравнению с первоначальным и в результате на поверхности грунта появляются области с развитием осадочных явлений (рис.6^б).

Рис.5. Схема давлений, действующих в забое при работе микрощита

Рис.6. Расчетные траектории движения частиц грунта при проходке коллектора микрощитом

Более сложный процесс деформации грунта возникает в том случае, когда микротоннель проходит в зоне влияния существующих зданий (см. рис.7).

Рис.7. Схема превентивного усиления фундаментов зданий № 4 и 6 по Вяземскому пер.

(при безтраншейной проходке микрощитом "Херренкнехт")

Пример тому -трасса микротоннеля возле домов №4 и №6 по Вяземскому пер. Численное моделирование технологии прокладки тоннеля показало, что дополнительная осадка фундаментов существующих зданий в зоне влияния тоннеля может составить до 5…6 см. Проявление таких дополнительных осадок протекает неравномерно и для данного класса сооружений (согласно требований региональных ТСН 50-302-96) недопустимо. В целях обеспечения сохранности существующих зданий и предотвращения развития неравномерных осадок вследствие проходки микротоннеля, фундаменты и основания, попадающие в зону риска данных сооружений, должны быть предварительно усилены. Рекомендуемое превентивное усиление - это устройство наклонных буроинъекционных свай диаметром 152мм и длиной 17м, опирающихся на слой полутвёрдой супеси.

Таким образом, проходка микротоннеля для устройства канализационного коллектора в условиях плотной городской застройки требует специального - индивидуального подхода к решению конкретных инженерных задач. Особое значение данного вида работы приобретают для условий слабых водонасыщенных грунтов г. С.-Петербурга.

Анализ информации и сопоставление данных расчета с натурными наблюдениями позволят избежать не только негативных воздействий проходки микротоннеля на окружающую среду, но и неоправданных затрат при минимальном строительном риске. Такой взвешенный подход позволяет придать технологии микротоннелирования статус щадящей, безопасной для исторической застройке города.

Дренаж

Двустенные трубы

ХАРАКТЕРИСТИКИ И ОСОБЕННОСТИ:

Трубы, гофрированные двустенные изготавливаются методом коэкструзии из полиэтилена низкого давления (ПНД) высшего и первого сортов и полиэтилена высокого давления (ПВД) высшего и первого сортов или ПНД/ПНД верхнего и внутренних слоев для жесткой двустенной трубы 16 серии.

Трубы производства ДКС допускают возможность их монтажа и эксплуатации в диапазоне температур окружающего воздуха от минус 55°С до плюс 90°С.

Трубы устойчивы к воздействию кислот, масел, загрязнениям и примесям, находящимся в структуре естественных грунтов (повышенной щелочности и кислотности).

СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

- Для организации инженерных сетей на объектах капитального строительства, в грунте. - Решение задач дорожной инфраструктуры (наружное освещение, светосигнальные комплексы, рекламные и информационные табло).

- Прокладка кабельных линий в «зеленых зонах».

- Построение новых электро- и информационных сетей в городах и населенных пунктах.

- Использование трубы 12 и16 серии для безнапорной канализации, в загородном строительстве и на фермерских хозяйствах.

- Труба двустенная дренажная 14 серии используется для организации отвода избыточных грунтовых вод, для защиты фундаментов зданий, капитальных сооружений и дорог. Поставляются с геофильтром отрезками по 50 метров, что снижает затраты на монтаж дренажной системы и позволяет говорить о более выгодных условиях обслуживания такой системы в процессе ее эксплуатации для конечного пользователя».

Двустенная труба: серия 12 (Электротехническая)

НАЗНАЧЕНИЕ: для защиты кабелей низкого и высокого напряжения от внешних повреждений при прокладке в грунт.

ОСОБЕННОСТИ:

СРОК СЛУЖБЫ: более 50 лет кабельного канала, который в 2-2.5 раза превышает период эксплуатации информационного и силового кабеля в грунте.

СЕРТИФИКАЦИЯ: двустенной трубы компании «ДКС Украина» в УкрСЕПРО на соответствие международным и украинским стандартам, предъявляемым к системам кабелепроводов для электроустановок (ДСТУ EN 50086:2004).

ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА

Трубы гибкие гофрированные двустенные изготавливаемые методом соэкструзии из полиэтилена низкого давления и полиэтилена высокого давления.

Согласно ТУ 2248 - 015 - 47022248 – 2006 предназначены для электротехнического применения. Малый вес «строительных отрезков» обеспечивается за счет минимального расходования сырья, где кольцевая жесткость достигается структурой верхнего гофрированного слоя (образующего ребра жесткости), за счет такой технологии производства обеспечивается низкая стоимость труб. Двустенные трубы компании ДКС изготавливаются из первичного сырья высокого качества, которое обеспечивает широкий температурный диапазон эксплуатации кабелеканалов (-55°до +90°С), так же данные трубы стабилизированы к УФ излучению, что позволяет снизить расходы на складирование и транспортировку (допускается хранить открытым способом).

ХИМИЧЕСКАЯ СТОЙКОСТЬ

Двустенные трубы из полиэтилена имеют высокую стойкость к воздействию агрессивных сред: встречающихся в природной структуре грунтов – повышенная кислотность или щелочность, так же полиэтиленовые трубы стойки к бензину и трансформаторному маслу.

КОЛЬЦЕВАЯ ЖЕСТКОСТЬ

За счет достаточного коэффициента кольцевой жесткости (от 6 до 14 кПа), в зависимости от диаметра двустенные трубы не требуют дополнительной защиты при прокладке в грунте. Под дорогами с интенсивным движением большегрузного транспорта, в том числе рельсового, проектом необходимо предусматривать дополнительные меры усиления кабельной канализации, в виде заливки слабым бетонным раствором или укладки в ж/б футляры на ширину дорожной полосы.

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

Установка в грунт запасных кабельных каналов – оправдана, т.к. стоимость двустенной трубы ниже, чем стоимость силового или информационного кабеля, при этом стоит учитывать период эксплуатации кабельного канала и стоимость проведения земляных работ для замены или прокладки новой кабельной линии, особенно в условиях города.

СКОРОСТЬ МОНТАЖА

Высокая скорость монтажа достигается за счет отрезков большой строительной длинны, в бухтах по 50-100 метров, которые имеют малый вес (в 10 раз легче асбестоцементных труб), и не требуют специальных инструментов, и требований к квалификации персонала при проведении монтажных работ – механический способ соединения (обеспечивает IP 55). Двустенные трубы компании ДКС, применяются в сейсмически активных районах, за счет их высокой эластичности и гибкости, имеют свойство самовосстанавливаемости кабельного канала, после снятия с трубы сдавливающего усилия.

ЭКОЛОГИЧНОСТЬ МАТЕРИАЛА

Двустенные полиэтиленовые гофрированные трубы не вредят окружающей среде, здоровью людей, не осуществляют термического и биологического воздействия. Не представляют опасности непосредственно для рабочих работающих с этим материалом, и позволяют снизить риски производственного травматизма (малый вес, отсутствие при монтаже специальных инструментов и техники). Двустенные трубы обеспечивают защиту в “зеленных зонах” корневых систем растений от продуктов распада кабельной изоляции и химических процессов, образуемых вокруг кабельных линий, проложенных в земле. После окончания срока эксплуатации, трубы подлежат повторной переработке.

АССОРТИМЕНТ И ДОСТУПНОСТЬ двустенных труб компании «ДКС Украина»

- 9 типоразмеров двустенных труб (диаметром от 50 – 200 мм).

- Трубы комплектуются: муфтами прямого соединения и заготовкой для упрощения ввода кабеля.

- Наличие аксессуаров (кластеры, распределительные коробки) упрощающих процесс монтажа кабеленесущих систем, снижают время и стоимость проведения монтажных работ.

- Поддерживается постоянный запас по всем типоразмерам двустенных труб и аксессуарам, что позволяет оперативно выполнять поставки на объекты строительства.

УНИВЕРСАЛЬНОСТЬ И СФЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ

- Для организации инженерных сетей на объектах капитального строительства, в грунте. - Решение задач дорожной инфраструктуры (наружное освещение, светосигнальные комплексы, рекламные и информационные табло).

- Прокладка кабельных линий в «зеленых зонах».

- Построение новых электро- и информационных сетей в городах и населенных пунктах.

- Использование трубы 12 серии для безнапорной канализации, в загородном строительстве и на фермерских хозяйствах.

ПРИМЕЧАНИЕ: физические характеристики гофрированных гибких двустенных труб из полиэтилена, при соблюдении требований соответствующих инструкций, строительных норм, и рекомендаций производителя, обеспечивают: механическую, химическую и электролитическую защиту кабеля и провода, уложенного в кабельном канале.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВУСТЕННОЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ ТРУБЫ
Материал	Внешняя стенка - полиэтилен низкого давления (ПНД), гофрированная. Внутренняя стенка - полиэтилен высокого давления (ПВД), гладкая ребристая поверхность.
Стандарт	ТУ 2248-015-47022248-2006.
Область применения	Для прокладывания кабельных канализаций скрытым способом или в грунте
Температура монтажа	от -5°С до +50° С
Температура эксплуатации	от -55°С до +90° С
Цвет	Внешняя стенка - красная, синяя (маркируется добавлением к основному коду буквенного обозначения -Б), черная (маркируется добавлением к основному коду буквенного обозначения -А). Внутренняя стенка - черная.
По согласованию с потребителем допускается изготовление труб со стенками различного цвета. Диэлектрическая прочность: не менее 2000 В (50 Гц, в течении 15 мин.) Сопротивление изоляции: не менее 100 МОм (500 В, в течении 1 мин.)

перфорированные и не перфорированные трубы, геотекстиль для обмотки можно в ООО "Космопласт Трейдинг". Мы предлагаем широкий ассортимент комплектующих: люки, колодец для дренажа, крышки, днища колодцев и многое другое. Производство дренажных труб и комплектующих осуществляется на наших промышленных предприятиях. Также мы сотрудничаем с ведущими европейскими производителями канализационных систем и водопроводов, и всегда готовы предложить Вам лучшую продукцию. Справки по телефону (495) 981-00-08.

 

Фото	Наименование	D н/вн	бухты,м	цена с ндс за п/м
	Труба дренажная ПВХ не перфорированная без фильтра	110/96,2	50	52,00р
	Труба дренажная ПВХ перфорированная с фильтром	110/96,2	50	60,00р.
Товар сертифицирован Все трубы комплектуются стандартными фитингами для наружной канализации
	Наименование	ед. изм. кв. м.	цена за кв. м.
	Геотекстиль Н 0,5 Typar	1	29,00р.
Дренажные колодцы			курс 1€	скидка %
	ГОФРИРОВАННАЯ ТРУБА И КОМПЛЕКТУЮЩИЕ д/колодцев "WAVIN"	уп.	44,13	10
	гофр. труба 315 / 6000	1	158,40 €	6 291,17
	гофр. труба 425 / 6020	1	379,58 €	15 075,78
	дно 315 мм с уплот.кольцом	6	13,11 €	520,69
	дно 425 мм с уплот.кольцом	1	38,88 €	1 544,20
	крышка 315мм ПП с уплот/кольц	6	17,43 €	692,27
	крышка 425мм ПП с уплот/кольц	1	54,00 €	2 144,72
	ЛЮК 315мм ПП (1,5т)	1	28,07 €	1 114,86
	ЛЮК 315мм чугун (3т)	1	131,07 €	5 205,71
	ЛЮК 425мм ПП (1,5т)	1	41,64 €	1 653,82
	ЛЮК 425 чугун (3т)	1	211,29 €	8 391,80
	муфта 110мм д/подкл.по месту	1	7,94 €	315,35
	муфта 160мм д/подкл.по месту	1	18,24 €	724,44
	ДНИЩЕ ИНСП. КОЛ. ТИП- I "WAVIN"
	ПП 110/315мм тип I	1	50,32 €	1 998,56
	ПП 160/315мм тип I	1	56,94 €	2 261,49
	ПП 200/315мм тип I	1	62,22 €	2 471,19
	ПП 110/425мм тип I	1	88,70 €	3 522,90
	ПП 160/425мм тип I	1	95,32 €	3 785,82
	ПП 200/425мм тип I	1	108,56 €	4 311,68
	ДНИЩЕ ИНСП. КОЛ. ТИП - II
	ПП 110/315мм тип II	1	55,60 €	2 208,27
	ПП 160/315мм тип II	1	71,50 €	2 839,77
	ПП 200/315мм тип II	1	79,44 €	3 155,12
	ПП 110/425мм тип II	1	95,32 €	3 785,82
	ПП 160/425мм тип II	1	108,56 €	4 311,68
	ПП 200/425мм тип II	1	124,45 €	4 942,78
	ДНИЩЕ ИНСП. КОЛ. ТИП -III
	ПП 110/315мм	1	54,28 €	2 155,84
	ПП 160/315мм	1	62,22 €	2 471,19
	ПП 200/315мм	1	71,50 €	2 839,77
	ПП 110/425мм	1	91,36 €	3 628,55
	ПП 160/425мм	1	101,94 €	4 048,75
	ПП 200/425мм	1	116,51 €	4 627,43
	ДНИЩЕ ИНСП. КОЛ. ТИП - IV
	ПП 110/315	1	54,28 €	2 155,84
	ПП 160/315	1	60,90 €	2 418,77
	ПП 200/315	1	71,50 €	2 839,77
	ПП 110/425	1	91,36 €	3 628,55
	ПП 160/425	1	99,30 €	3 943,90
	ПП 200/425	1	115,18 €	4 574,60