О конференции «Современные технологии проектирования и строительства аэропортов»

Большое внимание в ходе состоявшейся недавно конференции «Современные технологии проектирования и строительства аэропортов» было уделено вопросам роли инженерно-геологических и геотехнических работ в обеспечении устойчивости зданий и сооружений. Мероприятие было организовано Международной ассоциацией фундаментостроителей (International Association of Foundation Contractors) и проходило 1 июня 2017 года в рамках деловой программы международной выставки строительной техники и технологий «СТТ-2017».

Аэропорты готовят к футбольному чемпионату

В развитие аэропортовой инфраструктуры, не находящейся в федеральной собственности, в 2016 году было привлечено 3 076,6 млн рублей из средств бюджетов субъектов Российской Федерации и 38 926,0 млн рублей из внебюджетных источников. Основная масса средств из внебюджетных источников была направлена на подготовку аэропортов к проведению в 2018 году в Российской Федерации чемпионата мира по футболу. Общая сумма государственных вложений составляет 146 млрд рублей.

Основными приоритетами в 2016 году были развитие аэропортовой инфраструктуры в городах, принимающих в 2018 году чемпионат мира по футболу. Введены в эксплуатацию терминалы в аэропортах Волгограда, Самары, Нижнего Новгорода. Ведется реконструкция аэродромной инфраструктуры аэропортов городов Москвы (Шереметьево, Домодедово), Калининграда, Волгограда, Саранска, Нижнего Новгорода, Самары и Екатеринбурга, строительство нового аэропорта «Платов» в г. Ростов-на-Дону.

В полном объеме введены в эксплуатацию объекты аэродромной и аэропортовой инфраструктуры в Иркутске, Махачкале, Внуково, Уфе, модернизирован аэровокзал Рощино в Тюмени. Реконструируются аэропорты Хабаровска, Саранска, Кызыла, Ульяновска, Нижнекамска, Улан-Удэ, строится новый аэропорт вблизи Саратова. Получены положительные заключения по проектам реконструкций в Магадане, Якутске, Минеральных Водах. Получены разрешения на ввод в эксплуатацию объектов во Владикавказе, Анапе, Уфе, Норильске, Якутске, Самаре, Нижнем Новгороде, Саратове. Были осуществлены строительно-монтажные работы по реконструкции аэропортовых комплексов Дальневосточного федерального округа, Байкальского региона и Арктической зоны.

Подземный тоннель в Шереметьево

Тоннельный переход состоит из двух тоннелей, длина которых составляет чуть более 1900 метров, внутренний диаметр – 5,4 метра. В отличие от метрополитена по каждому из тоннелей будет организовано движение двух составов. Глубина заложения верха тоннелей от взлетно-посадочной полосы (ВПП) составила 19 и 16,5 метров.

Геологические условия строительства являются достаточно приемлемыми. Верхние слои представлены водонасыщенными техногенными песками различной степени плотности. Основная часть тоннеля проходит в полутвердых суглинках с линзами водонасыщенного песка. Это достаточно прочный и стабильный грунт, который позволил осуществить прокладку тоннеля закрытым способом без остановки функционирования ВПП.

Разработке проекта предшествовала большая аналитическая работа. Совместно с техническими службами аэропорта были определены допустимые осадки при проходке тоннелей. Была названа цифра в 25 мм на ширине 60 метров. Согласно геомеханическим расчетам «Минскметропроекта, максимальные просадки должны были составить 19 мм. В настоящее время уже имеется возможность констатировать, что на самом деле они оказались еще меньше. Система геотехнического мониторинга зафиксировала на поверхности просадки в пределах 5-6 мм. В своих расчетах «Минскметропроект» исходил из самого пессимистического сценария, который учитывал все возможные риски.

Проходка двух тоннелей проводилась практически одновременно со стороны Северного станционного комплекса обычными щитами, которые предназначены для прокладки метрополитена, и была завершена в январе и феврале 2017 года. В зоне выемки щитов и в трех зонах технологических сбоек еще одна компания – «ИнжПроектСтрой» выполнила работы по укреплению грунтов путем устройства грунтоцементных пригрузов. Работы выполнялись по технологии струйной цементации до проходки самих щитов. Об этом рассказал в своем докладе руководитель данного проекта – Дмитрий Просветов.

К концу 2017 года объект планируется сдать в эксплуатацию.

Укрепление и стабилизация грунтов

Директор по развитию в России французской компании «Menard» Никита Романов выступил на конференции с докладом на тему «Проектирование и выполнение усиления и стабилизации слабых оснований зданий и сооружений компанией «Menard» на примере зарубежных проектов строительства инфраструктуры аэропортов». Было представлено несколько проектов в разных странах мира, в ходе которых применялись разные технологий укрепления грунтов.

Российские специалисты, работающие в компании «Menard», принимали участие в работах по удлинению взлетно-посадочной полосы Вашингтонского международного аэропорта имени Рональда Рейгана (США). Инженерно-геологические условия на площадке строительства в 7 тыс кв метров отличались большим разнообразием. На некоторых участках были выявлены техногенные грунты, на других участках преобладали слабые илистые и глинистые грунты, которые требовали усиления, укрепления и стабилизации. Была применена технология устройства колонн заданной прочности, которую разработала компания. В рамках технологического процесса было произведено вертикальное армирование грунтов основания вертикальными армирующими колоннами малого диаметра из бетона. Принципиальное отличие образующейся конструкции от свайного фундамента состоит в том, что армирующие конструкции уширяются в верхней части, далее создается перераспределяющая песчаная платформа, после чего эти элементы работают совместно, как бы передавая нагрузку от покрытия ВПП на грунт.

В ходе работ по расширению Международного аэропорта «Луи Армстронг» (Новый Орлеан, США) компания применяет технологию вертикального дренажа с пригрузом. Работы проводятся на техногенных грунтах, ниже которых залегает 27-метровый пласт текучих мягкопластичных глин. Глинистые грунты данного вида являются слабыми и сильно сжимаемыми. В рамках технологии производится задавливание пластиковых дренов и вертикальная пригрузка участка путем устройства насыпи. В результате происходит отжатие воды, содержащейся в грунтах основания и мягкопластичные суглинки переходят в тугопластичное или полутвердое состояние в зависимости от проектных характеристик основания.

Такую же технологию вертикального дренажа с пригрузом российские специалисты применили в ходе строительства аэропорта в Мехико. Особенность столицы Мексики состоит в том, что город, расположенный на высоте более 2000 м над уровнем моря, находится в болотистой депрессии и ежегодно «садится» на несколько сантиметров. Территория, на которой будет строиться новый аэропорт, представлена 30-метровым слоем заторфованных глин. Это тягуче-пластичные грунты, которые также подвержены естественной осадке.

Проектное решение предполагало 2,1 м вертикальной планировки и соответственно покрытие. Изначально планировалась отсыпка высокой насыпи и консолидация массива грунта. Основная проблема такого решения заключалась в том, что в течение проектного срока службы инфраструктуры аэропорта в 50 лет осадка грунта составляла бы 1,8 метра. Это означало бы, что покрытие взлетно-посадочной полосы постоянно претерпевало бы деформации.

Чтобы найти экономичный выход из положения, была привлечена компания «Menard», которая предложила провести вертикальный дренаж на глубину в среднем 30 метров с пригрузом. При этом, по словам Никиты Романова, происходит та же консолидация грунтов основания, осадка в любом случае составляет порядка 1,7 метра, однако происходит она в основном в течение проектного периода в 12 месяцев. Это так называемая первичная осадка. В течение срока эксплуатации аэропорта будет происходить вторичная осадка, которая будет составлять всего несколько миллиметров в год.

Еще один проект, в котором принимала участие компания – расширение летного поля аэропорта Сукарно-Хатта (Джакарта, Индонезия). Работы проводились на изначально неровной площадке, которая подверглась выравниванию. В одной из зон проводилась выемка грунта на глубину 2,5 метра, в другой насыпка также на высоту 2,5 метра. С инженерно-геологической точки зрения территория строительных работ представляла собой слабые глинистые грунты на поверхности и техногенные грунты в зоне насыпи. Глубина грунтов, которые требовали усиления, составляла от 4 до 13 метров. Была применена технология устройства колонн заданной прочности, произведено армирование слабых оснований, над которыми была сделана песчаная «подушка» от 0,5 м до 1 м, перераспределяющая нагрузку от зданий, сооружений, самолетов и самого покрытия ВПП на жесткие элементы и на грунт. В результате происходит совместная работа оснований.

Расчетные комплексы

В докладе главного консультанта ООО «Геоизол» Ивана Богданова была затронута проблема увязки проектирования верхних конструкций с основанием. В качестве примера докладчик использовал проект реконструкции аэропорта в Минеральных водах. Производилось строительство пристройки. Кроме того, изменялись конструкции в центре здания. Основная задача компании состояла в том, чтобы рассчитать, какое влияние эти изменения окажут на существующие фундаменты.

В программе «Midas» существует редактор, который позволяет перенести готовую расчетную схему здания или сооружения вместе с жесткостями и нагрузками в программу, которая задает грунтовые условия. После детализированного расчета грунтового основания современные программы позволяют перенести всё это обратно в «Scad». По результатам расчета можно посмотреть все актуальные деформации, имеется возможность моделировать котлован, оценивать его деформации, смотреть, как будут меняться усилия в самом конструктиве здания в результате всех изменений.

Особенности работы в условиях вечной мерзлоты

Значительную часть территории РФ охватывает зона распространения многолетнемерзлых грунтов. Именно в этой зоне расположены очень многие месторождения полезных ископаемых. В связи с этим встает вопрос о применении особых подходов к обеспечению устойчивости сооружений, которые проектируются в составе аэропортных комплексов, привязанных к этим территориям. Решающая роль принадлежит при этом как раз проектированию оснований. Если основание спроектировано неправильно или сооружение неправильно эксплуатируется, неизбежно возникают такие процессы, как термокарст, заболачивание, подтопление, эрозия, оврагообразование, оттаивание мерзлых грунтов или, наоборот, промерзание талых грунтов, увеличение глубины сезонного промерзания и оттаивания и многое другое. С докладом на эту тему выступила руководитель группы проектного отдела ОАО «Фундаментпроект» Татьяна Юраскина.

Если работа ведется в условиях вечной мерзлоты, необходимо уделять особое внимание разработке таких разделов проектной документации, как инженерная подготовка и защита площадок, термостабилизация грунтов, основания и фундаменты, геотехнический мониторинг. Для того, чтобы разрабатывать эти разделы качественно, сначала проводятся инженерные изыскания. «Мы можем либо проводить техническое сопровождение при проектировании силами специализированных организаций, либо необходимо самим выполнять эти разделы проектной документации», – сказала Татьяна Юраскина.

При разработке технических решение по защите от опасных мерзлотных процессов необходимо ставить перед собой такие задачи, как максимальное сохранение мерзлого состояния грунтов, защита планировочной насыпи от подтопления сезонно-талыми и паводковыми водами, обеспечение поверхностного водоотвода с площадки, обеспечение устойчивости откосов, защита площадок от поверхностных вод, поступающих с прилегающих территорий, предотвращение эрозионных процессов, обеспечение охраны окружающей среды.

В зонах распространения многолетнемерзлых грунтов целесообразно использовать грунты, которые находятся в мерзлом состоянии. Поэтому наиболее предпочтительно применять свайные фундаменты с вентилируемым подпольем – либо металлические с антикоррозионным покрытием, либо бетонные, которые изготовлены из морозоустойчивых марок бетона. Если мерзлые грунты начинаются не с поверхности, а с глубины 7-10 метров, вероятно применение плитно-свайных или плитных фундаментов. Но при этом обращается внимание на глубину теплового влияния здания или сооружения и допустимые осадки.

При проектировании производятся теплотехнические расчеты влияния сооружения на грунты, на основании которых принимается решение от необходимости их оттаивания или же применения того или иного способа термостабилизации в целях укрепления прочности мерзлых грунтов. Иногда это дешевле, чем длинные сваи, которые так и не обеспечивают несущую способность.

Обязательным условием при проектировании и строительстве является геотехнический мониторинг. При этом наблюдаются такие параметры, как гидрогеологический режим, температурный режим, деформации фундаментов.

Заключение

Всего на конференции было представлено 12 докладов. Все они были посвящены различным вопросам проектирования и строительства объектов инфраструктуры аэропортов. Важной особенностью конференции стало участие в ней представителей разных профессиональных сообществ. Это специалисты аэропортов, генеральные подрядчики, строители, специалисты проектных организаций и научных институтов, представители российских и зарубежных компаний-производителей специализированного строительного оборудования, программного обеспечения и материалов.

Следующее крупное мероприятие Международная ассоциация фундаментостроителей проведет 13-15 сентября 2017 года в Москве. Это будет семинар по теме «Инженерные изыскания для проектирования и строительства на многолетнемерзлых грунтах».