Чтобы построить небоскреб в Петербурге, сначала пробурили 40 км вниз

Исследования грунта при строительстве высокого сооружения можно разделить на три блока: полевые, лабораторные и расчеты, которые строятся по результатам первых двух.

Грунт представляет собой подобие «слоеного пирога». Главная задача – выяснить, на каких отметках залегают разные слои и уточнить их свойства — провести испытания в поле и в лаборатории. Для этого бурят скважины.

Вероятность «сюрпризов» при строительстве — в прямой зависимости от глубины и частоты бурения.

За год на участке будущего 462-метрового петербургского небоскреба Лахта Центр пробурили более 200 скважин, общая протяженность которых – свыше 40 км.

Сетка скважин — 20*20 метров. Это — самая плотная сетка, которая применяется только для особых случаев — уникальных зданий, возводимых в непростых грунтовых условиях.

Схема скважин
Схема скважин

Глубина бурения — до отметки минус 150 метров. До кристаллического фундамента не дошли — в Лахте тот начинается на глубинах от минус 187 до минус 211 метров.

Почему бурение остановили на отметке минус 150 м?

Понять, где остановится, строителям помогают СНиПы. Идти до щита или платформы не нужно. Глубина бурения зависит от величины сжимаемой толщи грунта. Берется подошва сваи (она уже есть в проекте на тот момент) и от нее отсчитывается 20 метров вниз. Этого достаточно.

Пята самых глубоких свай под башней «Лахта центра» — на отметке минус 82 м. Чтобы подтвердить строение толщи грунта, вычисленное геофизическими методами выполнено бурение двух скважин на глубину минус 150 метров.

Грунт со снарядами

Скважины бурят, чтобы провести разные серии испытаний. Узнаем про некоторые.

Винтовой штамп - выглядит так:

Схема
Схема

Упрощенно, штамп – это поршень, цилиндр которого вдавливают в грунт. Изыскатель измеряет, насколько штамп углубился и какие усилия для этого пришлось приложить.

Штамповые исследования показывают прочность грунта.

Типовая конструкция пригодна для работы на глубинах до минус 20 м.

Специально для лахтинских испытаний разработан «снаряд двойной дальности» — с усиленным поршнем. Его удалось погрузить на глубины до минус 40 м – несмотря на то, что «кровля верхнекотлинских отложений верхнего венда» располагается на площадке на глубине около минус 20 м. Это означает, что с минус 20 м начинаются глины твердой консистенции. Название консистенции – не формальность.

Уже с минус 40 м глина тверда настолько, что нет поршней, способных вдавить в нее штамп.

В эту плотную глину не вдавливают, в ней бурят – вот такими серьезными бурами.
В эту плотную глину не вдавливают, в ней бурят – вот такими серьезными бурами.
Или такими — с выдвижными ножами для зачистки забоя скважины:
Или такими — с выдвижными ножами для зачистки забоя скважины:

Оба бура — свайные.

Минус 40 – рекордная глубина работы штампов и, по расчетам геотехников, предельная.

Прессиометрические испытания

Ниже минус 40 метров в ход пошло прессиометрическое оборудование.

Принцип его работы такой. Заранее готовят скважину.

Затем в нее опускают эластичную камеру. В камеру подается давление, она увеличивается и давит на грунт, после чего измеряется деформация толщи от воздействия.

И вот тут есть одна нестыковка. Камера давит на грунт горизонтально, а будущее здание будет давить вертикально. Кажется, что особой разницы нет, но это – не так.

Приведем аналогию со слоеным пирогом - и тогда понять легче. Надавите на него сверху – будет одна деформация, а если сбоку – другая, ведь вы будете давить на конкретный слой: крем будет сжиматься одним образом, а бисквит – другим.

Фото
Фото

Чтобы получить достоверные данные от прессиометрических испытаний, вводят поправочные коэффициенты, плюс перепроверяют значения дополнительными методами – например, статическим зондированием. В остальном тест универсален и пригоден для работы на любых глубинах.

В Лахте его использовали на отметках от минус 25 до минус 130,5 м.

Итог испытаний — нормативное значение модуля деформации составило не менее 100 МПа с глубины 30 м и ниже.

Съемки в скважине на отметке — 80 м.
Съемки в скважине на отметке — 80 м.

Среди других исследований — пробоотбор, трехосные испытания методом ВФС (метод восстановления фазового состава), компрессионные испытания методом релаксации напряжений, нестандартные методы с использованием релаксометров для расчета по переуплотнению грунта, расчеты по анизотропии грунтов (для вычисления поправочного коэффициента к модулю деформации). Проведено сейсмомикрорайонирование — наличие вертикальных трещин и блочного строения вендских отложений не зафиксировано.

Продолжение следует.
Подписывайтесь на наш канал и читайте все подробности про супервысокий небоскреб в Санкт-Петербурге.
День сегодняшний. Фото by _furor
День сегодняшний. Фото by _furor