Введение
Гранитные набережные Санкт-Петербурга – визитная карточка города, ежедневно притягивающая к себе потоки восхищенных людей. Многие из этих достопримечательностей относятся к ценным памятникам культуры.
Устройство каменных набережных было начато еще Екатериной II в XVIII веке. Гранит, как камень, устойчив к разрушениям, служит защитой берегов Невы, Фонтанки и городских каналов около двухсот лет. Использованная технология строительства позволила каменным набережным служить без капитального ремонта длительный срок, но время и условия эксплуатации берут свое.
Конструкции и характерные дефекты
Традиционная конструкция стенок представляет собой бутовую кладку с гранитной облицовкой на деревянном свайном основании (рисунок 1). Такая технология характерна для набережных, построенных или укрепленных в XVIII - XIX веках [1, 2]. Гранит тогда добывался в карельских и выборгских каменоломнях. В советское время эта конструкция в некоторых случаях заменялась железобетонной стенкой, облицованной гранитом, реже – диабазом [3].
Рис. 1. Проекты гранитной набережной у Зимнего дворца. Разрезы. Чертежи. 1758 год
Строительство первых набережных датируется серединой XVIII века [1]. Первая идея облачения прежних деревянных набережных в камень возникла в 1750-е годы в связи со строительством Зимнего дворца. В 1762 году после окончания его постройки была сооружена Дворцовая набережная, одетая в гранит.
Некоторые набережные эксплуатируются более двух веков, хотя срок службы каменных подпорных стенок на сваях оценивается в 100 лет. К таким объектам относятся участки набережных реки Фонтанки, канала Грибоедова, реки Мойки, находящиеся в аварийном состоянии, поскольку сохранили без переделки свайное основание, устроенное более двухсот лет назад. Стоит отметить, что обозначенные набережные являются историческими объектами, несущими в себе огромную культурную ценность. В советские времена проводились капитальные ремонты некоторых участков [3, 14], сейчас Санкт-Петербургом эта проблема так же решается, но в недостаточном объеме.
Вопросу о физическом износе стенок питерских набережных немало лет. На текущий момент времени в аварийном состоянии находится ряд вышеупомянутых набережных, эксплуатирующихся около двухсот лет и нуждающихся в срочном восстановлении [4]. Не исключена возможность полного разрушения отдельных участков. Вода, движение речного транспорта, создаваемые им волны, каждый день деформируют даже столь прочный камень и создают под влиянием длительного периода эксплуатации повреждения, требующие серьезных восстановительных работ (рисунок 2).
Рис. 2. Сколы гранита. Свердловская набережная. 2012 год
Интенсивность движения по рекам и каналам и динамические нагрузки от них негативно воздействуют на камень. Гранит идеально подходит для огранки водных объектов, благодаря своей прочности и способности не впитывать воду, но существует ряд факторов, которые при взаимодействии и, спустя огромное количество времени, дают разрушающий эффект. Он ускорен в северных областях, к которым относится Санкт-Петербург: здесь добавляется влияние льда. Вода в микротрещинах в породе замерзает под действием низких температур, и образованный лед, расширяя их, деформирует камень.
Помимо сколов, трещин и выбоин на гранитной облицовке, к основным дефектам относятся:
- выщелачивание и вымывание раствора швов между камнями облицовки, в бутовой кладке;
- выпирание, выпучивание и сдвиги отдельных блоков облицовки;
- просадка бутовой кладки из-за образованных пустот.
Все это сопровождается деформацией тротуарных плит, перильных ограждений, прилегающей проезжей части (рисунок 3). Главная опасность заключается в том, что разрушение стенок может повлечь за собой обрушение набережных, за ними – дорог, и всё это в многолюдных районах города, так что вопрос ремонта стенок набережных напрямую связан с вопросом безопасности людей (рисунок 4).
Рис. 3. Деформация тротуарных плит. Набережная канала Грибоедова. 2009 год
Рис. 4. Стенка набережной реки Фонтанки. 2015 год
Примером тому, насколько опасно аварийное состояние некоторых участков, является обрушение участка набережной канала Грибоедова в 2010 году (рисунок 5). Тогда в воду рухнули около 10 м2 гранитной облицовки, парапет и тротуар [5].
Рис. 5. Обрушение стенки канала Грибоедова. 2010.
Местные жители единогласно сходились во мнении, что данный участок давно подлежал ремонту: неудовлетворительное состояние участка набережной и повреждения камня были заметны не только специалистам-строителям, но и обывателям.
Восстановительные работы были проведены в экстренном режиме при перекрытых улицах, остановивших движение автотранспорта: полностью разобраны все элементы, находящиеся в аварийном состоянии, после – устроено основание стенки на буроинъекционных сваях, береговое шпунтовое ограждение, произведены разборка и установка бортовых камней, реставрация и воссоздание архитектурного декора из гранита и металла, укладка тротуарной плитки и проведены дорожные работы [6].
Все стадии подобного ремонта требуют геотехнического мониторинга, так как большинство набережных расположены вблизи от архитектурных и исторических памятников [13]. Мониторинг позволяет отслеживать изменения динамических нагрузок и осадки соседних зданий и сооружений.
Технологии восстановления
В советское время ремонт набережных включал в себя полную разборку и строительство ремонтируемого участка работ заново с использованием забивных свай и монолитной железобетонной стенки с последующей облицовкой отреставрированным гранитом. Забивка свай опасна в старой части города из-за негативного влияния на грунты основания набережных, поэтому давно не применяется для подобного ремонта.
Позднее для восстановления начали применяться буронабивные сваи. Они представляют собой железобетонные столбы, изготовленные путем погружения в полученную вращением обсадной трубы (каркаса для будущей сваи) скважину, из которой затем извлекается грунт, арматурного каркаса и заполнения его бетоном.
В современных условиях проводятся работы путем инъекционного закрепления бутовой кладки стенок набережной с последующей пересадкой их на буроинъекционные сваи, когда в пробуренные скважины нагнетается под давлением закрепляющий раствор на цементной основе и затем производится установка буроинъекционных свай [7, 15].
Также в настоящее время применяется технология jet grouting – струйная цементизация грунтов, которая заключается в бурении скважины вращательным методом и извлечении бура с одновременным нагнетанием цементного раствора в скважину. После затвердевания грунтоцементной смеси образуется массив, обладающий более высокими, по сравнению с исходным грунтом, противофильтрационными, прочностными и деформационными характеристиками [8, 9, 16]. Укрепленный грунт может служить и для дальнейшего устройства грунтоцементных армированных свай, и для устройства буронабивных свай.
В процессе ремонта устраивают вертикальные деформационные швы, которых ранее не было, призванные уменьшить нагрузки на элементы конструкций [10].
Восстановительные работы требуют разборки ограждений, плит, старого свайного основания, затем сооружения нового, устройства железобетонной стенки и несут за собой ряд проблем, откладывающих проведение капитального ремонта. Основной из них является сложность проведения восстановительных работ в имеющихся условиях – историческом центре города. Демонтаж конструкций, размещение необходимого тяжелого оборудования требуют остановку движения транспорта вдоль набережных, отключения инженерных коммуникаций. Работа в центре города ювелирна, рядом в большинстве случаев находятся также объекты культурно-исторического наследия. Не смотря на столь сложные условия, качество выполнения ремонтных работ не должно страдать.
Устройство буроинъекционных и буронабивных свай отчасти облегчает данную задачу. Их преимуществами являются отсутствие негативных ударных воздействий и возможность работы в стесненных (вблизи существующих зданий) и в сложных инженерно-геологических условиях [11]. Менее габаритное оборудование, буровое и насосное, проще разместить в стесненных условиях городской застройки, однако это недостаточное решение проблемы.
В связи с этим встает вопрос об устранения износа стенок без демонтажа старых конструкций.
Заключение
Таким образом, проблема физического износа стенок городских набережных остаётся актуальной для Санкт-Петербурга. В результате проведенного анализа были выявлены ключевые факторы, определяющие выбор технологии восстановления и препятствующие проведению ремонтных работ.
На основании имеющихся данных и экспертных мнений можно сделать вывод о том, что применение бездемонтажных технологий восстановления видится невозможным в условиях Санкт-Петербурга. Заказчиком подобных работ выступает Комитет по развитию транспортной инфраструктуры, и их подрядчики ограничены в применении новых технологий, так как набережные, нуждающиеся в ремонте, являются объектами культурного и исторического наследия. Все применяемые материалы и технологии должны соответствовать требованиям КГИОП [12], что затрудняет внедрение каких-либо инновационных способов.
Из вышеизложенного следует, что минимизация неудобств на данный момент возможна при грамотной организации строительного процесса, который позволит проводить восстановительные работы без причинения сильного вреда, в том числе, и транспортному движению в городе.
Список литературы
1. Кочедамов В. И. Набережные Невы / Под ред. д-ра искусствовед. Г. Г. Гримма; Худ.: М. А. Таранов, А. Я. Малков; Фото Е. В. Тумилович. — Л.; М.: Госстройиздат, 1954. — 180 с.
2. Будин А. Я. Городские и портовые набережные. — СПб.: Политехника, 2014. — 424 с.
3. СПб ГБУ «Мостотрест» [Электронный ресурс]. URL: https://mostotrest-spb.ru/embankments. (Дата обращения: 28.10.2017).
4. После ремонта стенки открылся начальный участок набережной Фонтанки [Электронный ресурс] // интернет-газета «Канонер». 2015. URL: http://kanoner.com/2015/05/25/145124/. (Дата обращения: 24.10.2017).
5. Ремонт рухнувшей набережной канала Грибоедова займет полтора года [Электронный ресурс] // интернет-газета «Канонер». 2010. URL: http://kanoner.com/2010/07/29/16646/. (Дата обращения: 28.10.2017).
6. Капитальный ремонт стенки набережной канала Грибоедова (правый берег) на участке от Казанского до Банковского моста 2010-2011 гг [Электронный ресурс]. URL: https://www.pylon.ru/object.php?id=43. (Дата обращения: 28.10.2017).
7. Мельников А. Огранка рек и каналов // Строительный Еженедельник. 2008. №14 (305). с. 15.
8. Струйная цементация грунтов (jet grouting) [Электронный ресурс]. URL: http://www.new-ground.ru/vidy-rabot/struynaya-tsementatsiya-gruntov/. (Дата обращения: 28.10.2017).
9. Струйная цементация грунтов (Jet Grouting) [Электронный ресурс].URL: http://www.geostroy.ru/technology/inkjet-technology-soil-capacity/. (Дата обращения: 28.10.2017).
10. Набережную Фонтанки отремонтировали с мелким нарушением облика [Электронный ресурс] // интернет-газета «Канонер». 2017. URL: http://kanoner.com/2017/06/14/155463/. (Дата обращения: 20.10.2017).
11. Устройство буроинъекционных свай для усиления фундаментов [Электронный ресурс]. URL: http://www.drilling-msk.ru/ustroystvo-buroinektsionnih-svai-dlya-usileniya-fundamentov.html. (Дата обращения: 20.10.2017).
12. Бжезински Е. Набережные Петербурга: 6 из 36 [Интервью с начальником сектора содержания и ремонта дорожных сооружений Комитета по развитию транспортной инфраструктуры Санкт-Петербурга А. П. Обуховым] // СТО. 2015. 06/39. С. 42-43.
13. M. Romanovich, T. Simankina Urban Planning of Underground Space: The development of Approaches to the Formation of Underground Complexes – Metro Stations as Independent Real Estate Objects Original Research Article Procedia Engineering 2016 Volume 165, р 1587-1594.
14. Simankina, N. Braila, S. Kanyukova Reclamation Trend of Underground Construction Original Research Article Procedia Engineering 2016 Volume 165, р. 1757-1765.
15. Смоленков В. Ю. Использование микросвай при ремонте набережных // Инженерно-строительный журнал. 2009. №8. С. 9-11.
16. Рамазанов А.А., Бадаева А.Д., Ланин Е.Б., Алнашаш Т.А. Грунтобетон в закладке фундамента // Строительство уникальных зданий и сооружений. 2015. 3 (30). С. 111-128.