Дроздов А.В., Ковалев А.Г.

Отделение научных исследований  института «УкрНИИНТИЗ»

Введение

Присутствие погребенных подземных сооружений – нередко встречающийся фактор, осложняющий строительные или реконструкционные работы. Особенно ярко он проявляется при выполнении работ на застроенных ранее территориях и достигает своего максимума на участках исторической застройки. В целом, чем больше подвергалась территория хозяйственному освоению, тем больше вероятность существования погребенной подземной полости.

Разнообразие видов подземных пустот достаточно велико, что обусловлено широким диапазоном мотивов освоения подземного пространства. Подземные полости могут различаться размерами, пространственной локализацией, глубиной заложения, способом сооружения, характером обкладки и другими параметрами, в зависимости от назначения, времени создания, традиций зодчества и пр.

В разное время предпринимались попытки классификации искусственных подземных полостей по различным признакам. Наиболее удачна, вероятно, классификация по целевому признаку, так как он более значим для морфологических и морфометрических параметров полости.

Обобщая  различные системы классификаций (которые имеют региональные различия), можно говорить о существовании следующих  типов подземных полостей:

- выработки;

- хозяйственно-бытового назначения;

- военного назначения;

- культово-религиозного назначения;

- технологического назначения;

- комплексного назначения.

Наиболее часто на застраиваемых участках встречаются заброшенные  водозаборные колодцы, погреба и выгребные ямы. Сравнительно реже попадаются  канализационные и дренажные коллектора, убежища, древние выработки и культовые сооружения. В черте исторической застройки картину дополняют крепостные хода, т.н. «тайники», «вылазы» и пр. Прецедентов обнаружения подобных подземных полостей достаточно и в Харькове, и в других регионах.

Со временем, подземные полости могут использоваться и для других целей, отличных от первоначальных. При этом, как правило,  значимые параметры полости, такие как конфигурация, глубина заложения, тип обкладки – не меняется, или меняется незначительно.

Осознание факта  существования погребенных подземных полостей диктует понимание связанных с ними  проблем.

Проблемы изучения погребенных подземных сооружений

Проблема обнаружения

Как показывает практика,  погребенная подземная полость редко обнаруживается в процессе изыскательских  работ. Заявляет она о себе обычно во время осуществления нулевого цикла строительства, а именно при отрывке котлована или  устройстве свайного фундамента.

Отсутствие открытых выходов подземной полости на поверхность обуславливается в основном, антропогенным фактором.  В редких случаях, когда вход в подземное сооружение находился на  крутом склоне, его сокрытие происходило в силу естественных причин, вызванных склоновыми процессами. Гораздо чаще разрушение и засыпка входов происходили в результате человеческих действий. Осложняет обнаружение подземных полостей изменение застройки, бронирование поверхности земли асфальтом, плитами, прокладка коммуникаций.

Тем не менее, существование погребенной полости в ряде случаев  можно обнаружить:

- информация о подземных полостях может содержаться в опубликованных и фондовых материалах;

-  подземные полости проявляются в виде прогибов поверхности грунта,  провалов, воронок просасывания;

-  пустоты в грунтовом массиве можно обнаружить геофизическими методами.

Обнаружение полости может осуществляться специальным комплексом мероприятий: 1) визуальный осмотр местности; 2) изучение архивных материалов; 3) исследование территории геофизическими методами; 4) бурение  контрольных скважин.

Проблема документирования

Для инженерно-строительных работ наиболее значимыми являются пространственная локализация полости, морфометрические параметры, оценка воздействия полости на инженерно-геологические условия и экологическую обстановку. Определение данных параметров невозможно без проведения натурных обследований полости и её картографирования.

Выполнение данных работ зачастую связано с определенными сложностями  ввиду  труднодоступности, обводненности, загазованности  и других специфических условий подземной среды, определяющих невозможность использования  стандартного геодезического оборудования.

Неблагоприятные воздействие на геологическую среду

Наличие подземных пустот на застроенных территориях и их состояние является одной из причин развития негативных воздействий на геологическую среду. Наиболее существенные воздействия состоят в следующем:

1.                 Развитие неравномерных напряжений в массиве грунтов при нагрузке от существующих зданий и сооружений;

2.                 Развитие суффозионных процессов, обусловленных наличием пустот и утечками из водонесущих коммуникаций и, как следствие, образование суффозионных полостей в основаниях существующих зданий, что в дальнейшем приведет к провалам и деформациям строительных конструкций. Усугубляющим фактором при этом является  разрушение фрагментов свода (вывал кирпича, расхождение колец и  тюбингов, трещины);

3.                 Обрушение сводов подземных ходов и соответствующее оседание залегающих выше грунтов, т.н «гравитационный дрейф». Грунт со свода полости под воздействием гравитации перемещается на её дно, вследствие чего  пустота «всплывает», пока не достигнет поверхности.  В завершение процесса, полость превращается в отрицательную форму рельефа;

4.                 Замачивание грунтов в местах утечек из водонесущих коммуникаций и снижение их прочностных и деформационных характеристик, что приводит к увеличению давления на свод и стены обделки подземных ходов и форсирует их разрушение;

5.                 Функционирование отдельных участков подземных ходов как коллекторов, дренирующих техногенные и атмосферные воды и перераспределяющих направление водных потоков по уклону за контуры изучаемого участка, что может привести к неожиданным авариям на других объектах.

Учитывая то, что на некоторых участках  перечисленные процессы действуют одновременно, последствия их могут быть катастрофическими – формирование провалов и просадок, снижение несущей способности свай, замачивание грунтов основания. Закономерным итогом может быть деформация существующих  зданий и сооружений вплоть до их разрушения,  невозможность выполнения проектных работ.

Таким образом, состояние грунтового массива на участках распространения подземных ходов можно охарактеризовать как предаварийное для существующих зданий и сооружений.

Выводы и рекомендации

1. Погребенные подземные полости являются факторами, осложняющими проведение строительных работ.

2. Изыскательские работы в условиях  распространения подземных пустот следует проводить по специально  разработанной программе силами специально подготовленных подразделений.

3. При  обнаружении в процессе изыскательских  и строительных работ подземных полостей следует проводить их паспортизацию, картографирование, плановую и высотную привязку входов,

4. Характерные особенности полости, значимые для решения инженерно-технических задач требуют экспертной оценки, натурных обследований связанных с непосредственным проникновением в подземную пустоту.

5. Учитывая историческую ценность подземных ходов, их фактическое состояние и влияние на окружающую среду и конкретные объекты, рекомендуется выполнять следующее:

-                  следить за состоянием и выполнять своевременный ремонт водонесущих коммуникаций на прилегающей территории;

-                   выполнять «залечивание» суффозионных полостей по специальному проекту для устранения эффекта зависания фундаментов (например, путем устройства колонн, фиксирующих положение фундаментов существующих зданий);

-                  осуществлять консервирование отдельных участков подземных сооружений для предотвращения процессов разрушения; использование извлекаемых смесей и фрагментарное заполнение позволит сохранить, и в дальнейшем использовать фрагменты ходов после их реконструкции;

-                  выполнять дальнейшее обследование подземных сооружений на прилегающей территории с целью определения их пространственного расположения, конструкции и состояния, мест разгрузки потоков техногенных вод для оценки риска для существующих зданий.