Введение к работе
Актуальность проблемы. Расширение строительства при наличии дефицита свободных земель вокруг городов возможно за счет освоения "неудобных" заторфованных близлежащих территорий.
Проблема строительства на заторфованных территориях не нова, имеет древнюю историю. Истоки ее восходят к Петровской эпохе и второй половине XVIII века, когда под застройку в Петербурге было осушено 1500 гектаров болот. В это же время в Германии уже применяли методы осушения и пригрузки торфяных залежей. В наше время в России наиболее широкое и успешное применение торфяного основания стали осуществлять с 30-х гг. при строительстве Беломоро-Балтийского канала и канала имени Москвы, а также в промышленном и гражданском строительстве. В связи с этим возникает необходимость подготовки заболоченных территорий не только для застройки под отдельных здания и сооружения, но и для строительства промышленных и гражданских объектов.
Данному вопросу в течение последних десятилетий уделялось большое внимание. Это прежде всего работы Л.С.Амаряна (1966, 1968, 1969, 1972, 1980. 1990). Н.Я. Денисова и А.Вило (1965, 1970), И.Е.Евгеньева (1968), Р.С. Зиангирова (1979). В.Д.Казарновского (1972), В.Д. Копенкина (1967), В.Д.Ломтадзе (1978), Л.Р.Найфельд (1974), К.С.Ардунянца (1946), А.Я.Рубинштейна и Ф.С.Канаева (1984), П.А.Коновалова (1980), Е.П.Семенского (1966), Е.Н.Сергеева с соавт. (1983), Н.А.Цытовича (1965), М.Л.Шапошникова (1967) и др.
Несмотря на наличие большого количества работ в этом направлении, каждый раз возникает необходимость решения сложных задач по инженерной подготовке заторфованных территорий.
В условиях дефицита свободных земель под жилищное строительство в г. Перми выходом может быть использование в этих целях пойменных заболоченных территорий района Камская долина, охватывающих 63 км1, ранее считавшихся для этого непригодными.
Решение данной проблемы актуально, прогрессивно и может рассматриваться как возможная альтернатива пространственного размещения и планировочной организации жилых и промышленных массивов города.
С этой целью важным является оценка природных, инженерно-геологических условий региона строительства. Помимо этого, инженерной подготовке территории должна предшествовать работа по выявлению физико-механических свойств различных видов торфа, слагающего территорию, подверженности ее затоплению паводковыми водами. Выявление этих обстоятельств определяет и выбор технологий инженерной подготовки заторфо-ванной территории, которая может осуществляться разными способами: осушением болот, выторфовыванием, заменой торфа минеральными грун-
тами или специальным методом - намывом территории песчано-гравийной смесью.
Выбор рационального способа технической мелиорации заторфован-
ной территории Камской долины потребовал проведения специальных лабо-
раторно-полевых исследований дефомационно-прочностных свойств торфя
ных грунтов. Учет характеристик грунтов, а также определение основных
факторов, обуславливающих процесс уплотнения залежей во времени позво
лили утвердиться в правильности выбора, из всех существующих, технологии
намыва песчано-гравийной смеси на торфяное основание кг к наиболее при
емлемой. Данный способ является и наиболее экономически выгодным. Од
ними из наиболее сложных, но важных вопросов при этом явились оценка и
прогноз осадок уплотняемых торфяных грунтов и под весом намытой пес
чано-гравийной смеси. С решением этой проблемы были связаны сроки на
чала строительства на территории Камской долины. Метод пригрузки по
зволил качественно и с учетом очередности застройки, при минимальных
эксплуатационных затратах, благоустроить заторфованные территории Кам
ской долины. С другой стороны, решение данной проблемы позволило рас
ширить возможности совершенствования планировочной структуры города
Перми и принципиально по-новому ставить и решать градостроительную
задачу. і >
Цель работы. Оценка и исследование особенностей заторфованной территории и их инженерной подготовки, факторов, влияющих на нес в условиях района г. Перми Камская долина для строительства жилищно-про-мышленных объектов, прогноз и разработка рекомендаций по их учету в проектно-изыскательской практике.
Научная новизна работы. Впервые с целью использования заторфован-ных, непригодных для строительства территорий района города Перми Камская долина осуществлен разносторонний и комплексный подход в изучении физико-механических свойств различных видов торфяных грунтов в естественном их залегании полевыми и лабораторными методами как для исходного состояния, так и после действия пригрузки. Проведены расчеты и выявлен характер изменения во времени деформационных и прочностных свойств торфяного основания после пригрузки его песчано-гравийной смесью в динамике. Для этой цели использован метод вращательного сдвига и пенетра-ции. Обоснованием определенных мер инженерной подготовки заторфованной территории служили экспериментальные и расчетно-теоретические исследования. Учитывались взаимообусловленные естественные факторы и инженерно-геологические условия, сложность механизма деформирования различных видов торфяных оснований разной мощности. Важным было
определение оптимально необходимой толщины пригрузочного слоя и величины осадок торфа. Обобщены и проанализированы результаты исследований, обработанные методом математической статистики. Впервые в районе Камская долина города Перми выявлены основные особенности инженерно-геологических условий, важные для градостроительства. Даны рекомендации в различных направлениях: по решению вопросов проектирования и инженерной подготовки заболоченных территорий для различных регионов, научно-исследовательским и прикладным изысканиям не только на планировочных этапах подготовки к строительству, но и на период эксплуатации зданий, сооружений и коммуникаций.
Практическая значимость и реализация работы. На основании разносторонних изысканий природных и инженерно-геологических условий г.Перми и его района Камская долина осуществлена их объективная оценка и рекомендован объем необходимых мер инженерной подготовки заторфован-ной территории в целях ее застройки. Выбран рационально-приемлемый способ уплотнения торфяных залежей песчано-гравийной смесью.
Определено время консолидации различных видов торфяного основания, установлены сроки для возможного начала строительства, а также произведен расчет осадки торфяного основания во времени, сопоставлены расчетные и фактические значения осадок и даны рекомендации по проведению наблюдений за осадкой пригруженных грунтов.
Рекомендованы способы и толщина намыва пригрузочной смеси в зависимости от вида и мощности грунтов торфяного основания и даны рекомендации по выбору фундаментов зданий и сооружений, а также указаны меры по предупреждению выбора торфяного основания из-под пригрузочного слоя. Даны оценка и прогноз агрессивного влияния подземных вод как до, так и после пригрузки и рекомендации по мерам предупреждения их пагубного влияния на железобетонные и металлические конструкции. Рассчитаны мощности пригрузочного слоя в целях повышения отметок затопляемых территорий строительства.
Даны рекомендации по объему инженерно-геологических изысканий с целью подготовки заторфованных территорий для проектирования строительства на них. Обоснован объем проведения научно-исследовательских работ для этих целей.
В результате выполнения поставленных и запланированных проектно-изыскательских задач, инженерно-геологической подготовки заторфованная северо-западная и юго-восточная части территории были замыты песчано-гравийной смесью в 1975-1976 гг. Разработан генеральный план будущей застройки территории района г. Перми Камская долина, созданы макеты архи-
тектурного решения. К настоящему времени уже осуществлена постройка многоэтажного жилого дома с подводкой коммуникаций, ТЭЦ и хозяйственно-бытового корпуса. Строительство других запланированных сооружений на намытой территории продолжается.
Данные научно-прикладных исследований и целый ряд предложений, полученных и разработанных при подготовке диссертационной работы, внедрены и используются в практике Верхнекамского треста инженерно-строительных изысканий, акционерных обществ "Пермгражданпроект", "Камская долина", НПО "Стройизыскания" (г. Москва).
Анализ достижений отечественной науки и практики в области инженерной геологии и собственные многолетние, с 1970 года, изыскания позволили выделить ряд актуальных вопросов, инженерно-геологических изысканий на заторфованных территориях Камской долины, решение которых и составляет задачи диссертационной работы.
На защиту выносятся следующие положения.
-
Оценка природно-климатических, геологических, гидрогеологических факторов, современных геологических условий и инженерно-геологических процессов в г. Перми и их роль в подготовке района Камская долина под застройку.
-
Выявление инженерно-геологических особенностей торфяных залежей Камской долины и факторов, влияющих на них, изучение физико-механических свойств грунтов, определяющих основные этапы планировки и объем инженерной подготовки для строительства.
-
Анализ существующих способов инженерной подготовки заболоченных территорий под строительство, разработка, исследование эффективности применения рациональной и экономически выгодной технологии использования торфяного основания района Камская долина методом пригрузки торфяной залежи песчано-гравийной смесью.
-
Расчет и фактическое определение во времени величины осадок торфяного основания до и после пригрузки его смесью.
-
Разработка научно-практических рекомендаций по инженерно-геологическим изысканиям заторфованных территорий.
Апробация работы и публикации. Результаты, полученные автором в диссертационной работе, и основные ее положения доложены на 22 конференциях, совещаниях и семинарах местного, республиканского и союзного значения по проблеме инженерной геологии, на трех международных симпозиумах.
Основные положения диссертации освещены в 33 печатных работах автора.
Объем работы. Диссертация включает введение, пять глав, заключение, выводы, список литературы и приложение. Работа изложена на 155 страницах, из них - 10о страниц текста, таблиц - 33, иллюстраций - 33. Библиография включает 131 источник.
