Особые условия инженерной подготовки территорий

Оползни, карстовые образования, селевые потоки, землетрясения и др. – все это чрезвычайные ситуации природного характера, которые наносят большой материально-экономический ущерб народному хозяйству. Данные ситуации обуславливают условия инженерной подготовки территорий. Рассмотрим, что представляют собой данные природные явления.

Оползневые явления - это перемещение земляных масс на склонах, которые возникают под действием силы тяжести в результате нарушения равновесия земляных масс. Вызываются они как естественными, так и искусственными причинами. К естественным причинам можно отнести: увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки. К искусственным: разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах. Согласно статистике,до 80 % современных оползней связано с деятельностью человека.

Также по объему пришедших в движение земляных масс и глубине их захвата оползни разделяют на оплывины, осовы и непосредственно оползни. Оплывины – движение земляных масс, захватывающее небольшой верхний слой почвы крутых откосов, сложенных из глинистых. Осовы– движение по склону отложившихся разрушенных пород в результате их сильного переувлажнения. Оползни – перемещение больших объемов земляных масс, захватываемых на большую глубину.

Оползневые явления встречаются в городах, расположенных по берегам больших рек, озер, морей. Избегают размещения зданий и сооружений на оползневых территориях ввиду сложности и большой стоимости противооползневых мероприятий. Борьба с оползнями направлена в основном на укрепление склонов. К этим мероприятиям можно отнести:

- упорядочение поверхностного стока;

- перехват потока грунтовых вод;

- повышение устойчивости откоса механическими и физико-химическими средствами;

- террасирование склонов ;

- посадка зеленых насаждений.

Территорию оползневых склонов используют для посадки деревьев, кустарников и приспосабливают для прогулок и отдыха населения.

Селями называют горные потоки, насыщенные большим количеством обломочных материалов и рыхлых пород (грязевые ледников или сезонного снегового покрова, а также вследствие обрушения в русло больших количеств рыхлообломочного материала (при уклонах местности не менее 0,08—0,10). Решающим фактором возникновения может послужить вырубка лесов в горной местности.

Селевые потоки появляются внезапно, имеют большую разрушительную силу. Комплекс защитных мероприятий включает в себя: специальные работы, которые проводят для уменьшения размеров образующегося селевого потока, а также строительство защитных инженерных сооружений для борьбы с уже сформировавшимся потоком. Для снижения скорости движения потоков создают искусственные препятствия, устраивая поперечные борозды на горных склонах и выполняя террасирование склонов. Строят защитные сооружения – плотины, запруды, дамбы. Большое значение имеет сохранение травяного покрова, кустарников и деревьев, растущих в пределах селеопасного бассейна стока.

Подтопляемые территории – это избыточно увлажненные земельные участки, когда интенсивность притока поверхностных и грунтовых вод превышает интенсивность стока их по поверхности. Это обычно происходит при плоском рельефе и близком залегании водоупорных слоев, затрудняющих естественный дренаж.

В зависимости от глубины залегания грунтовых вод избыточно увлажненные территории подразделяются на:

- заболоченности (при высоком стоянии грунтовых вод на участках с глинистыми грунтами);

- болота (при высоком стоянии грунтовых вод на участках с торфяными залежами мощностью более 0,3 м);

- подтопляемые участки (при глубине залегания грунтовых вод меньше санитарной нормы и технических требований).

В пределах застраиваемой части города подтопляемые участки используются для застройки и/или под зеленые насаждения после необходимой инженерной подготовки.

Использование затопляемых (как правило, паводковыми водами) территорий под городское строительство также требует проведения инженерных мероприятий по защите их от затопления. Чаще всего, наряду с понижением уровня грунтовых вод, производится подсыпка территории до незатопляемых отметок или обвалование их посредством сооружения плотины и водохранилища на прилегающей реке.

Овраги– наиболее распространенное эрозионное явление, характерное для территорий многих городов. Возникают они при сочетании нескольких природных факторов: крутых склонов, глубоко расчлененного рельефа, рыхлых грунтов, большой интенсивности ливней и др. Осложняющим факторов является их постоянное расширение по мере размыва. Поэтому овражная сеть – серьезное препятствие для городского строительства.

Характер освоения и благоустройства оврагов зависит от их местоположения в городе:

- в зоне центра города производится засыпка оврага с устройством дренажа;

- при расположении оврага вне застроенной территории проводят мероприятия по преостановке его роста (устройства водостоков для упорядочения стока, укрепления дна и откосов, засыпка узкой части, озеленение и др.)

В некоторых случаях овраги могут использоваться для создания водоемов с помощью устройства плотин или для прокладки транспортных магистралей, требующих изоляции.

Карстовые явления – это образование пустот (пещер) в грунте вследствие выщелачивания подземными водами растворимых пород. Они встречаются там, где распространены растворимые породы: каменная соль, гипс, мел, известняки, доломиты.

Карст встречается во многих обширных районах: на Среднерусской и Приволжской возвышенностях, в бассейне Оки, Клязьмы, верховьях Днепра и Дона, на Волынской возвышенности, в Прибалтике, на Онего-Двинском водоразделе, в северной части Белоруссии, в Предкарпатье и Закарпатье, в Крыму и на Кавказе, в Прикаспийской низменности, на Урале и в Предуралье, также в Восточной Сибири, в Западном Прибайкалье, в Приморье и Приамурье, в Казахстане и Средней Азии.

Карстовые провалы, например, неоднократно происходили близ полотна железной дороги на линии Москва— Горький. Одна из воронок имела диаметр 50 м. На ее засыпку потребовалось 15 вагонов грунта. Известны случаи карстовых провалов в городах, когда отдельные дома проваливались в карстовые полости, а целые кварталы разрушались. Так, в Йоханнесбурге (ЮАР) в конце 1962 г. провалился целый завод, а позже — жилой дом. Эти провалы возникли в результате крупных откачек подземных вод.

Несмотря на это, в карстовых районах ведется строительство. Так, Павловская гидроэлектростанция на реке Уфе, Каховская на Днепре и многие другие плотины находятся в местах, где развит карст. Для этого до начала строительства на основе гидро-геологических исследований были разработаны мероприятия по борьбе с ним. Можно нагнетать по скважинам цемент в подземные пустоты или «залечивать» воронки грунтом.

Борьба с действующими карстовыми явлениями очень трудна и малоэффективна, поэтому в условиях городов закарстованные территории не подлежат застройке. Однако древние затухшие карсты с заполненными глиной пустотами опасности не представляют. Такие территории используют их для озеленения и создания зон отдыха. Для предохранения от проникновения поверхностных вод к неустойчивым по отношению к воде породам устраивают дренаж, а так же организуют хороший отвод поверхностного стока.

При выполнении работ по вертикальной планировке закарстованной территории не следует допускать большой срезки грунта, так как при этом будет облегчена возможность проникновения поверхностных вод в толщу прикрывающего карст слоя. Следует избегать устройства на них сооружений, при эксплуатации которых будет возможна утечка воды в грунт (водопровод, канализация, резервуары для воды, пруды и др.), что может привести к обводнению территории. Трассы дорог следует направлять в обход.

Горные выработки образуются в районах добычи полезных ископаемых. Территории, расположенные над подземными выработками, могут проседать, поэтому освоение их под городскую застройку может быть проблематичным. Эти территории, как правило, не используют для строительства.

Нарушенные территории – это территории, состояние которых настолько изменено вследствие деятельности человека, что они не могут использоваться для строительства без восстановления. При этом, под восстановлением понимается комплекс специальных мероприятий по приведению этих территорий в прежнее или качественно новое состояние с целью их дальнейшего использования. В ряду таких территорий могут быть:

- подтопляемые территории при устройстве в городе водохранилищ и водоемов;

- участки, занятые отвалами отходов различных производств;

- территории горных выработок, оказывающие влияние на планировочную структуру и среду города.

Все нарушения территорий сводятся к двум типам:

– нарушения аккумулятивного типа, т.е. образования без повреждения земной поверхности (отвалы разных типов на поверхности земли);

– нарушения денудационного типа, возникающие при повреждении земной поверхности (разрывы, провалы, трещины, выработанные карьеры).

Восстановлению подлежат нарушенные земли всех категорий, а также прилегающие земельные участки. Рекультивацию земель, нарушенных промышленной деятельностью, проводят, как правило, в три этапа.

Первый этап – подготовительный: обследование нарушенных территорий, определение направления восстановления, технико-экономическое обоснование и составление проекта рекультивации.

Второй этап – техническая рекультивация, которая в зависимости от региональных условий может включать промежуточную стадию – химическую мелиорацию. Техническую рекультивацию обычно обеспечивают предприятия, которые разрабатывают полезные ископаемые. Этап технической рекультивации может включает в себя необходимые работы по формированию рельефа местности.

Третий этап - восстановления нарушенных земель – биологический этап рекультивации. Этот этап рекультивации состоит в восстановлении почвенного покрова. В ходе биологической рекультивации обеспечивают формирование почвенного слоя.

Возможность восстановления таких территорий и необходимые мероприятия для этого определяется не только типом нарушения, но и инженерно-геологическими условиями участка, величиной нарушения, а также градостроительной значимости территории.

Определенный опыт создания мест отдыха на восстановленных нарушенных территориях накоплен в зарубежных странах. Обширные территории шахтных отвалов, свалок и карьеров в городах Германии, Венгрии, Польши, Финляндии других стран преобразуются в благоустроенные зоны отдыха.

Землетрясения — подземные толчки и колебания поверхности Земли, вызванные естественными причинами (главным образом тектоническими процессами) или искусственными процессами (взрывы, заполнение водохранилищ, обрушение подземных полостей горных выработок).

Ежегодно на всей Земле происходит около миллиона землетрясений, большинство из них незначительны. Действительно сильные землетрясения, способные вызвать обширные разрушения, случаются на планете примерно раз в две недели.

Землетрясения влияют на устойчивость зданий и сооружений, их необходимо учитывать при проектировании и строительстве. Для учета сейсмических явлений при проектировании и возведении зданий и сооружений произведено сейсмическое районирование территории нашей страны. Выделены зоны с проявлением землетрясений определенной балльности и на этой основе составлена сейсмическая карта. Влияние землетрясений на здания и сооружения должны учитываться при 6 баллах и более. Для этого в расчетах учитывается сейсмическая нагрузка.

Интенсивность является качественной характеристикой землетрясения и указывает на характер и масштаб воздействия землетрясения на поверхность земли, на людей, животных, а также на естественные и искусственные сооружения в районе землетрясения. В мире используется несколько шкал интенсивности:

• в Европе — европейская макросейсмическая шкала (EMS),
• в Японии — шкала Японского метеорологического агентства (Shindo),
• в США и России — модифицированная шкала Меркалли (MM).

В 1964 году была разработана и получила широкое распространение в Европе и СССР. 12-балльная шкала Медведева-Шпонхойера-Карника. С 1996 года в странах Европейского союза применяется более современная Европейская макросейсмическая шкала (EMS).

Общая характеристика землетрясений по шкале интенсивности:

• 1 балл (незаметное) — отмечается только специальными приборами;
• 2 балла (очень слабое) — ощущается только очень чуткими домашними животными и некоторыми людьми в верхних этажах зданий;
• 3 балла (слабое) — ощущается только внутри некоторых зданий, как сотрясение от грузовика;
• 4 балла (умеренное) — землетрясение отмечается многими людьми; возможно колебание окон и дверей;
• 5 баллов (довольно сильное) — качание висячих предметов, скрип полов, дребезжание стекол, осыпание побелки;
• 6 баллов (сильное) — лёгкое повреждение зданий: тонкие трещины в штукатурке, трещины в печах и т. п.;
• 7 баллов (очень сильное) — значительное повреждение зданий; трещины в штукатурке и отламывание отдельных кусков, тонкие трещины в стенах, повреждение дымовых труб; трещины в сырых грунтах;
• 8 баллов (разрушительное) — разрушения в зданиях: большие трещины в стенах, падение карнизов, дымовых труб. Оползни и трещины шириной до нескольких сантиметров на склонах гор;
• 9 баллов (опустошительное) — обвалы в некоторых зданиях, обрушение стен, перегородок, кровли. Обвалы, осыпи и оползни в горах. Скорость продвижения трещин может достигать 2 см/с;
• 10 баллов (уничтожающее) — обвалы во многих зданиях; в остальных — серьёзные повреждения. Трещины в грунте до 1 м шириной, обвалы, оползни. За счет завалов речных долин возникают озёра;
• 11 баллов (катастрофа) — многочисленные трещины на поверхности Земли, большие обвалы в горах. Общее разрушение зданий;
• 12 баллов (сильная катастрофа) — изменение рельефа в больших размерах. Огромные обвалы и оползни. Общее разрушение зданий и сооружений.

Сила землетрясений в нашей стране измеряется по 12-бальной шкале. При силе до 5 баллов нет заметного ущерба зданиям и сооружениям. При проектировании и застройке территории в сейсмических районах, в которых сила землетрясений достигает 6-9 баллов, применяются монолитные железобетонные пояса, монолитные железобетонные обрамления дверных и оконных проемов и другие конструкции. На территориях, сейсмичность которых превышает 9 баллов, возводить здания не допускается.

При застройке сейсмоопасных территорий следует избегать строительства зданий имеющих большую длину и сложные очертания, нужен компактный план, приближенный к квадрату.

Внешние транспортные связи дублируют, при этом дублеры располагают на значительном расстоянии один от другого. Ширину улиц намечают с учетом этажности зданий, но не уже трех-четырехкратной высоты зданий. Перекрестки магистралей общественного транспорта выполняют в виде небольших площадей во избежание образования завалов на проезжей части улиц при возможном обрушении зданий и приостановлений движения городского транспорта.

По природным и санитарным условиям территории, подлежащие использованию в градостроительных целях, подразделяют на благоприятные, неблагоприятные и особо неблагоприятные категории (табл.4).

Таблица 4

Характеристика природных и санитарных условий территорий по степени благоприятности для жилищного строительства