В толще земли

Сегодня подземное строительство используется для самых разных целей, не только для военных объектов, бункеров и убежищ, как это было обычно ассоциировано благодаря кинематографу. Сегодня под землей строятся производственные цехи, парковки, торговые комплексы и даже линии метрополитена.

Вообще, если говорить о городской инфраструктуре, то её массовое «погружение» под землю неизбежно в условиях постоянного уплотнения застройки. В прошлом это было весьма затратно и требовало немалого времени. Нельзя сказать, что в наши дни подземное строительство стало простым делом, однако появление новых строительных технологий и материалов существенно упрощает задачу проектировщиков и строителей.

Плотная застройка мегаполисов и желание получать как можно больше доходов с единицы площади города постепенно вынуждает градостроителей «зарываться» под землю. Уже невозможно представить себе скоростной транспорт на поверхности, не хватает на ней места и для парковок на большое количество машиномест, пусть и многоэтажных. Например, в российской столице планируется отправить под землю до 70% гаражей. Иными словами, в первую очередь под землю переносятся городские инфраструктурные объекты, коим всегда не хватает места на поверхности.

Подземный паркинг.

Конечно, перечисленными объектами амбиции градостроителей не ограничиваются. В условиях жёсткого дефицита площадей в той же Москве городские власти собираются «закопать» до 80% складских помещений, 50% архивов и хранилищ, а также до 30% культурно-бытовых объектов, в частности – торговых комплексов и спортивных сооружений, и примерно столько же административных и учебных заведений. Одним из первых в ряду подобных объектов стал огромный торговый комплекс «Охотный ряд», привлекающий ежегодно миллионы покупателей. В отдалённой перспективе рассматриваются проекты переноса под землю предприятий, расположенных в промышленных зонах внутри городской черты. В особенности это касается производств, требующих звуко- или виброизоляции при размещении поблизости от жилых районов.

Торговый комплекс «Охотный ряд», Москва.

Особенности строительства под землёй

Подземные сооружения должны выдерживать эксплуатацию в жёстких условиях, поскольку они подвергаются не только колоссальному давлению грунта, но и постоянному агрессивному воздействию плотной и влажной почвы. В частности, плохая гидроизоляция подземных объектов становится причиной избыточной влажности и ведёт к образованию плесени, делая невозможным длительное пребывание человека или хранение чувствительных к влажности и биологическому воздействию предметов внутри.

Кроме того, под землёй, на глубине от нескольких десятков метров, начинаются области с постоянной температурой. К примеру, в Москве уже на глубине около 20 метров круглый год держится температура +4,2°C (т. н. пояс постоянной температуры). Далее с увеличением глубины температура грунта начинает расти в среднем на 1°C на каждые 20-30 метров (градиент температуры значительно зависит от местности).

На первый взгляд может показаться, что это преимущество перед надземными сооружениями, которые подвергаются значительным суточным и сезонным колебаниям температуры. Однако в зависимости от типа объекта постоянство температуры может быть как плюсом, так и минусом. Например, для автостоянки неизменные условия – это преимущество, обеспечивающее лучшую сохранность автотранспорта. С другой стороны, объекту социально-бытовой инфраструктуры потребуются круглогодичный обогрев и эффективная теплоизоляция, поскольку постоянная температурная разница между комфортными для человека условиями и реальным состоянием окружающей среды будет достигать 10-15°C. Аналогичные соображения верны для архивов и хранилищ, где требуется поддерживать особый микроклимат, обеспечивающий сохранность товара или музейных экспонатов.

Новые материалы для подземного строительства

Трудно представить себе возведение подземных объектов без использования железобетона. При своей способности выдерживать большие нагрузки он обладает хорошей стойкостью к воздействию влаги, особенно если применяются специальные марки бетона.
Однако обеспечить надлежащую тепло- и гидроизоляцию внутренних помещений (см. выше) железобетонные конструкции сами по себе не способны. Поэтому сооружениям, расположенным в толще земли, практически всегда необходим внутренний, изолирующий контур. «Возведение внутреннего контура подземного здания – это особая задача, которая требует применения современных решений, не только обеспечивающих надёжную тепловую защиту и гидроизоляцию внутреннего пространства, но и позволяющих максимально эффективно его использовать. При этом важны такие факторы, как скорость монтажа конструкций, их ремонтопригодность, возможность переустройства помещений с минимальными затратами», – считает Сергей Якубов, руководитель департамента фасадных систем и ограждающих конструкций Группы компаний Металл Профиль, крупнейшего российского производителя фасадных и кровельных систем.

По мнению специалиста, наиболее перспективными с этой точки зрения являются материалы и технологии, используемые при строительстве быстровозводимых зданий (БВЗ), в частности – каркасные конструкции и сэндвич-панели. Конечно, прямой перенос технологии БВЗ под землю невозможен, поскольку речь идёт о совершенно других нагрузках на ограждающие конструкции. Однако применение подобных решений для возведения внутреннего контура представляется рациональным и экономически целесообразным, поскольку позволяет существенно сократить сроки строительства и использовать унифицированные конструктивные элементы.

«Сэндвич» для подземелья

Напомним, что трёхслойная сэндвич-панель (ТСП) – это жёсткая конструкция, образованная двумя гладкими или профилированными листами стали с полимерным покрытием и сердечником из теплоизоляционного материала. По своим теплоизолирующим свойствам ТСП толщиной порядка 100 мм заменяет кирпичную кладку или бетонную стену метровой толщины. При этом толщина самой ТСП может варьироваться от 40 до 300 мм, в зависимости от типа сердечника. Используя сэндвич-панели и каркасные технологии, можно в кратчайшие сроки собрать независимый внутренний контур подземного сооружения, обеспечивающий высочайшие показатели по теплоизоляции.

Трёхслойная сэндвич-панель.

Однако не менее актуален вопрос защиты от влаги, и здесь определяющее значение имеют облицовки ТСП и герметичность стыков между ними. С этой точки зрения для подземного строительства представляют особый интерес ТСП, обладающие повышенными защитными свойствами. Например, cэндвич-панели Ihdustrium, разработанные для применения в промышленном строительстве, имеют облицовку из стали с покрытием Colorcoat HPS200 Ultra производства Tata Steel (Великобритания). Толщина полимерного покрытия облицовки составляет 200 мкм, что в 8 раз превосходит толщину стандартного покрытия облицовки ТСП. Поверхность панели обладает повышенной устойчивостью к различным факторам внешнего воздействия. Так, коррозионная стойкость покрытия по классификации европейского стандарта EN10169:2010 отнесена к категории RC5 – очень высокая, для использования в сильноагрессивных средах, в условиях повышенного загрязнения и влажности. Впрочем, в данном случае важна не только защита от воздействия внешней среды. Поскольку поверхность панелей устойчива к химически агрессивным веществам, в том числе газообразным загрязнителям, их использование будет оптимальным, к примеру, на подземных паркингах, в производственных помещениях или промышленных складах для хранения горюче-смазочных материалов, химикатов, лакокрасочной продукции и т.п.

Ещё одно интересное решение – ТСП Sterilium с инновационной структурой покрытия, позволяющего производить многократные санобработки, в том числе с использованием таких агрессивных веществ, как пероксид водорода.

Кроме того, обращённая внутрь помещений поверхность сэндвич-панелей имеет специальное антистатическое покрытие, предотвращающее скопление пыли и бактерий. Покрытие может быть выполнено в двух вариантах. Первый – Advantica L Control – это нанесённая на слой грунта плёнка-ламинат из ПВХ толщиной 120 мкм. Второй вариант – Advantica CL Clean – это «ко-ламинат», комбинированное покрытие с гладкой, блестящей и легкоочищаемой поверхностью, состоящее из утолщённого (20 мкм) грунтовочного слоя, промежуточного слоя краски толщиной 15 мкм и плёнки ПЭТФ толщиной 20 мкм. Таким образом, общая толщина покрытия составляет 55 мкм.

Базовый белый (RAL 9003) цвет покрытия ТСП Sterilium позволяет наилучшим образом визуально контролировать чистоту поверхности. Разработанные для строительства зданий фармацевтических и пищевых производств, эти панели наилучшим образом подойдут для построения внутреннего контура подземных холодильников, цехов предприятий точного машиностроения и электронной промышленности (включая военные объекты), исследовательских лабораторий, пищевых производств и складов и т.п.

Коль скоро речь идёт о подземном строительстве, нельзя не упомянуть ещё одно решение – панели Airpanel с сердечником из пенополиуретана (ППУ) или пенополиизоцианурата (ППИ). Их вес панели значительно ниже, чем у аналогов с минераловатным сердечником, что облегчит монтажные работы в стеснённых условиях и ограниченном пространстве под землёй. Другая особенность Airpanel – особо высокая герметичность стыков, которая также важна для подземного строительства. Особого внимания заслуживают панели с сердечником из пенополиизоцианурата (ППИ): согласно новому пожарному техрегламенту они могут использоваться при строительстве объектов II-V степеней огнестойкости.

Геология и география

Подземное строительство неизбежно сталкивается с ограничениями инженерно-геологического характера. К примеру, если в столице идёт активное освоение этажей от -1 и ниже, то в Санкт-Петербурге крупные подземные объекты можно буквально пересчитать по пальцам. «Всё определяется характером грунта, положением грунтовых вод. В Санкт-Петербурге уникально плохие грунты. К примеру, в центре города плотные грунты находятся на глубине более 30 метров. Это значит, что для закрепления за них все конструкции должны иметь большую длину, а это существенно повышает стоимость строительства», – говорит Игорь Сахаров, специалист ГК «Геореконструкция».

Кроме того, поскольку в прошлые годы в нашей стране освоение подземного пространства до сих пор жёстко не регламентировалось и не планировалось, уже сегодня застройщикам приходится выискивать свободные участки между огромным количеством подземных городских инженерных и транспортных коммуникаций. Естественно, это требует огромных усилий, в первую очередь на этапе проектирования. Но альтернативный подход – замена коммуникаций с учётом нового плана строительства – ещё более затратный. Кстати, нередко застройщикам, особенно в крупных городах, приходится сталкиваться и с неожиданностями типа оставшихся от прошлых времён секретных бункеров или археологических находок. Всё это усложняет работы, увеличивает их длительность и стоимость, которая в итоге нередко оказывается вдвое выше стоимости строительства надземного сооружения той же полезной площади. Однако дефицит свободного пространства всё равно делает подземное строительство рентабельным.

Ещё более затратная задача – реконструкция существующего подземного объекта. И здесь выходом как раз является использование сэндвич-панелей. При новом строительстве это позволяет планировать возможную модернизацию или перепрофилирование, а для реконструируемых старых сооружений является фактически единственно возможным решением, поскольку восстановление изношенного внутреннего контура часто практически невозможно.

Бюрократические препоны

Хотя существующие технологии уже позволяют всерьёз рассматривать массовое освоение городских недр, наиболее значимым препятствием для этого на сегодняшний день является законодательство. Сегодня оно пока ещё не разрешает возведение подземных помещений для длительного нахождения людей. По правде сказать, градостроительное законодательство попросту не адаптировано для подземного строительства, поэтому к подземным сооружениям применяются общие нормы и правила. Основные ограничения накладывают санитарные нормативы, не учитывающие тот факт, что под землёй, например, нет и не может быть естественного освещения. Однако внутри профессионального сообщества ведутся разговоры о необходимости пересмотра подобных положений. Критике подвергается также необходимость получения разрешения на недропользование при строительстве объектов глубже 5 метров, поскольку на практике почти каждый подземный объект располагается ниже этой отметки. Учитывая тот факт, что в Москве вопрос подземного строительства в последние годы встал буквально ребром, изменений в нормативной и законодательной базе можно ожидать уже в ближайшее время.

Если не считать метрополитена и военных объектов, подземное городское строительство в России только набирает обороты. Однако общемировые тенденции и существующий дефицит свободных площадей говорят о том, что в ближайшем будущем ожидается настоящий бум в этой области. Тем более что существующие материалы и технологии позволяют осваивать городские недра опережающими темпами.