Заходи з інженерного захисту міських територій

Техногенне навантаження на геологічне середовище в Україні є значно вищим, ніж в сусідніх країнах. Ситуація ускладнюється тим, що майже 90% територій країни має складні інженерно-геологічні умови, які обмежують вибір ділянок для будівництва і потребують додаткових витрат на її освоєння й інженерну підготовку. Це, зокрема, такі небезпечні процеси, як абразія, зсуви, карсти, підтоплення, підроблювальні території, просідання грунтів, сейсміка. Просідання ґрунтів виявлено на 75% території України, а в Дніпропетровській, Одеській, Миколаївській, Харківській, Херсонській, Вінницькій областях вони поширені практично на всій їхній території. Понад чверть території країни, перш за все Вінницька, Волинська, Хмельницька області, потерпають від проявів карстових процесів у відкритій формі.

У зоні ризику впливу землетрусів силою від 7 до 9 балів знаходяться понад 80 населених пунктів на площі 45 тис. гектарів (АР Крим, Закарпатська, Одеська і Чернівецька області), а майже 50 міст і селищ розташовані на підроблювальних територіях у зв’язку з видобутком вугілля та інших корисних копалин.

Негативні природні і техногенні процеси спостерігаються на берегових смугах завдовжки 2,7 тис. кілометрів навколо Чорного й Азовського морів, що призводить до руйнування майже 60% берегів. Значна частина територій опинилася в зоні впливу несприятливих наслідків чорнобильської катастрофи (1986). Понад 41 тис. км² території України були забруднені радіонуклідами, майже 46 тис. гектарів лісу характеризується підвищеним рівнем радіації і вилучені з виробництва. Зона відчуження навколо ЧАЕС радіусом 30 км є об’єктом постійного моніторингу.

Потенційно небезпечні з погляду техногенних аварій і екологічних катастроф території займають більш як третину площі України, на якій живе дві третини її населення.

Надзвичайна екологічна загроза виникає через невирішеність питання щодо збереження й утилізації рідкісних промислових відходів, значна частина яких накопичується у 2,5 тис. споруд, що заповнені вище від проектної позначки і перебувають у незадовільному технічному стані.

За останній період у багатьох містах відбулися значні зміни інженерно-геологічних і гідрогеологічних умов будівництва й експлуатації будинків і споруд, інтенсифікувались і поширились небезпечні геологічні процеси: збільшилась площа просідання земної поверхні над відпрацьованими шахтними полями, утворились яри, карстові вирви, активізувались зсуви, збільшилась площа засолених і підтоплених земель тощо. За інформацією Міжвідомчої ради з боротьби проти підтоплення при Національній академії наук, на території України зазнають підтоплення 113 міст, 60 селищ міського типу і 1680 сільських населених пунктів. Підтоплення призводить до просідання і набухання ґрунту, активізації зсувів і карстів, погіршення ситуації в сейсмонебезпечних зонах і корозійної активності ґрунтових вод, що спричинює деформацію будинків і споруд, виникнення аварійних ситуацій і забруднення водоносних горизонтів, які є джерелом забезпечення населення питною водою.

Останніми роками активізувалися також зсувні процеси. Якщо в 1990 р. в Україні зафіксовано 16,6 тис. зсувонебезпечних ділянок, то тепер їхня кількість перевищує 20 тис. Кожна з таких ділянок становить потенційну загрозу життєдіяльності людей, бо момент втрати схилом стійкості важко спрогнозувати. Загроза виникає раптово, як це сталось в Дніпропетровську, Чернівцях, Севастополі та інших містах і селищах.

Незважаючи на складність вирішення цієї проблеми, в містах України здійснюються належні запобіжні заходи, але вони мають переважно локальний характер. Так, на зсуво- та обвалонебезпечних територіях заплановано вжити заходів для їхнього інженерного захисту, але через високу вартість інженерного освоєння складних в інженерно-геологічному відношенні територій відбувається переважно вибіркове освоєння цінних для містобудування ділянок. Дослідження гідрогеологічних та інженерно-геологічних умов має безсистемний характер і провадиться на локальних ділянках, що не дає змоги ухвалювати оптимальні оперативні рішення з інженерного захисту території й об’єктів. Це можна проілюструвати на таких прикладах.

У Києві збереглись найбільші протизсувні дренажні споруди різних типів, що застосовувались для стабілізації зсувів (підпірні стіни, дренажі глибокого закладання, трасування схилів), а також споруди для поверхневого водовідведення. Загальна площа зсувних територій Києва становить 4,5 тис. гектарів (5% території в межах міста), з яких 1,6 тис. гектарів стабілізовано й освоєно під житлову і промислову забудову; на 300 га розкинулися придніпровські парки і зелені насадження правого берега.

Як у минулому, так і тепер зсувні території міст України поступово освоюються під забудову. Це стосується перш за все Києва, Чернігова, Чернівців, Одеси, Дніпропетровська, Дніпродзержинська, Ялти, Бердянська та інших міст. Протягом століть безпосередньо на зсувах та зсувонебезпечних територіях стоять видатні пам’ятки архітектури: Андріївська церква, Києво-Печерська лавра, Видубицький монастир у Києві, Ільїнська церква в Чернігові та ін. До недавнього часу на зсувних та зсувонебезпечних територіях будували тільки окремі будинки і споруди. Останнім часом на таких ділянках споруджують житлові квартали і масиви. Як приклад можна назвати забудову в районі бульвару Лесі Українки, вулиць Мечникова, Котовського, Щусєва, Фрунзе, Урицького та інших у Києві.

Стійкість споруд забезпечується планувальними заходами і фундуванням їх на буронабивних палях глибокого закладання (Український дім, музей історії Великої Вітчизняної війни у Києві та ін.). Споруджені також складні підпірні стіни для укріплення крутосхилів придніпровських парків. У Києві сплановані, впорядковані й озеленені 800 га зсувних територій, побудовані стримуючі протизсувні споруди і підпірні протизсувні стіни протяжністю понад 9 км, споруджено водовідводи (лотки, перепади) – понад 33 км. Це дало можливість зберегти архітектурні пам’ятки, житлові та промислові райони, побудовані на зсувах та зсувонебезпечних схилах.

Вартість закріплення одного гектара території залежить від типів зсувів, умов будівництва, наявності протизсувних споруд та ін. У загальному обсязі капіталовкладень на інженерне впорядкування території витрати на протизсувні заходи сягають 10-20% для звичайних умов і 50-70% для освоєння найскладніших ділянок. Зважаючи на те, що інженерний благоустрій становить 0,1-0,4% загальних інженерних витрат, значення інженерно-геологічних факторів у комплексній містобудівній оцінці території орієнтовно визначають як мінімальну величину за сприятливих умов і 15-20% за їхньої значної складності.

На особливу увагу заслуговують будівлі та споруди старої забудови, зведені без відповідних конструктивних заходів захисту в районі підроблюваних територій, які потребують обстеження, дослідження та ухвалення правильних рішень. Значної уваги потребує забудова територій з просіданням ґрунтів, а це понад 65% всієї території України. Наказом Держбуду України № 314 від 30 грудня 1999 р. введені у дію ДБН В.1.1-5-2000 «Будинки та споруди на підроблюваних територіях і просідаючих грунтах» з новою класифікацією груп складності умов будівництва.

Виникають нагальні потреби інженерного захисту територій від сучасних небезпечних природних та техногенних процесів, які значною мірою залежать від гідрогеологічного стану земельних ділянок. Більшість небезпечних випадків трапляється, як правило, за збігу природних та техногенних чинників. Прикладом такого збігу, коли виникають ненормальні умови для проживання та діяльності людей, є підтоплення територій ґрунтовими водами, що являє собою один з найбільш масштабних та небезпечних процесів.

За інформацією інституту УкркомунНДІпроект, яким розроблено комплексну програму «Ліквідація наслідків підтоплення земель у містах і селищах України», цей процес триває в 541 населеному пункті міського типу. У 24 містах площа підтоплення вже перевищила 1000 га, і процес не припиняється. Тим часом тривале замочування фундаментів та підстилаючих ґрунтів зумовлює нерівномірність їхнього просідання і, як наслідок, руйнування наземних конструкцій, будинків та споруд через що нерідко виникають критичні ситуації: активізується корозія підземних металевих інженерних комунікацій, погіршуються санітарно-епідеміологічні умови, розширюються площі зсувонебезпечних територій, інші небезпечні явища.

Не меншу роль у підвищенні рівня ґрунтових вод до критичних позначок відіграють і техногенні чинники, а саме: майже повна зарегульованість поверхневого стоку води, зокрема й головної водної артерії держави – Дніпра, проведення на значних площах зрошення без достатньо обґрунтованих поливних норм; прорахунки минулих років у планувальній та містобудівній діяльності, такі як ігнорування питань поверхневого водовідведення та запобіжного будівництва дренажних систем і споруд, а також зливної каналізації; ущільнення забудови, що призводить до зниження фільтрувальних властивостей ґрунтів. Останніми роками до зазначених чинників додалось несанкціоноване будівництво житлових і виробничо-господарських споруд у найбільш вразливих місцях. Ненормативні витоки (35-40% обсягу води, яка проходить по водогонах) з водоносних мереж, значна частина яких вже давно вичерпала свій фізичний ресурс, відчутно знижують несучу спроможність ґрунтів, що негативно позначається на експлуатаційній надійності споруд і мереж, на їхньому безпечному стані.

Досить важкою є геологічна ситуація в Дніпродзержинську. Територія цього міста характеризується складними гідрогеологічними та інженерно-геологічними умовами, що спричинює негативні екзогенні процеси (зсуви, просідання лесових ґрунтів, підтоплення тощо). Унаслідок господарської діяльності відбувається їхня активізація. На значній частині Правобережжя спостерігається просідання ґрунтів. Загальна ураженість території міста – 44%. Екзогенні процеси мають стійкий, безперервний характер, особливо в районі житлової забудови ІV мікрорайону міста, схилів Комишової балки, на території, де розміщено адміністративні, культурно-побутові та інші об’єкти. Інженерно-геологічні особливості корінного схилу долини Дніпра зумовлені наявністю потужних (до 25 м) осідальних лесових ґрунтів I та II типу. Крім того, згідно з матеріалами інженерно-пошукових та проектних робіт рівень ґрунтових вод у цьому районі за останні 30 років підвищився на 8,0 м. Це пов’язано зі зміною природного середовища під час освоєння території внаслідок порушення поверхневого стоку, водоносних комунікацій, умов фільтрації ґрунтових вод; виникнення баражного ефекту; хаотичного розміщення погребів; недостатнього розвитку мережі дощової каналізації та незадовільної її експлуатації тощо. Регіональне підвищення рівня ґрунтових вод спричинило водонасиченість лесових ґрунтів, що призвело до зниження їх міцності. Унаслідок цього на більшій частині об’єктів в районі виникли осідальні деформації, які проявились у вигляді тріщин різного ступеня розкриття (до 5 см). Деформовано 25 м підпірної стінки, яка змістилася на 1,3 м, через що на схилі виникла опливина.

У процесі дослідження причин небезпечних явищ з’ясувалося, що підпірна стінка була споруджена майже 50 років тому без влаштування застінного дренажу та дренажних отворів. У наслідок підвищення рівня ґрунтових вод вище від основи стінки виник баражний ефект та збільшився тиск на неї обводненого ґрунту, що призвело до її зміщення. Зсувні деформації на схилі не проявились, а руйнування підпірної стінки було спричинене активним тиском водонасиченого грунту. Уздовж
5-поверхових будинків за 5-7 м від брівки схилу закладено водоносні комунікації, які є додатковими факторами ризику. Унаслідок техногенного впливу (забудова територій, втрата води з підземних комунікацій, порушення поверхневого та підземного стоків тощо) змінився природний водний баланс, що призвело до регіонального підвищення рівня ґрунтових вод. Виявлені деформації будинків і споруд в цьому районі пов’язані з просіданням лесових ґрунтів. Виявилося, що проектні вирішення побудованих об’єктів були затверджені з відхиленням від норм будівництва на осідальних ґрунтах. Нормативні вимоги до режиму експлуатації житлових будинків, споруд, територій на осідальних ґрунтах не були дотримані.

Серед першочергових заходів щодо захисту об’єктів від можливих зсувних процесів визнано потребу в розробці проекту реконструкції підпірних стінок з улаштуванням застінного дренажу та відведенням дренажних вод. Запропоновано, крім того, у процесі реконструкції мереж водопроводу, каналізації, теплопостачання розмістити під трубопроводами водонепроникні лотки, піддони з організованим відведенням води та здійснити інші заходи, передбачені відповідними нормативними документами з будівництва на осідальних ґрунтах. Потрібно також скласти схему інженерного захисту території міста й спеціальні великомасштабні карти як основу регіонального моніторингу геологічного середовища.

Упродовж останніх років опрацьовуються «Детальні інженерно-геологічні обґрунтування особливо складних територій міст». Ця дуже важлива робота є передпроектним матеріалом для коригування генеральних планів міст з особливо складними територіями і базисним документом для варіантного планування нового будівництва та реконструкції районів існуючої забудови, а також може бути використана як інформаційний документ для складання розділів «Інженерна підготовка територій» та «Охорона навколишнього середовища». Основною метою є визначення й обґрунтування заходів для запобігання небезпечним геологічним процесам або ліквідації їх шкідливих наслідків на території міст, поліпшення загального благоустрою.

Варто відзначити виконане НДПІмістобудування детальне інженерно-геологічне обґрунтування особливо складних територій міст Вижниці і Хотина Чернівецької області, Кам’янця-Подільського Хмельницької області та ін.

Завдяки аналізу матеріалів раніше здійснених інженерно-геологічних досліджень території м. Вижниці були виявлені зсувні та зсувонебезпечні території на різних стадіях розвитку, підтоплену та селенебезпечну територію. Зруйновані береги р. Черемошу потребують захисту. Сприятливою для будівництва територією визнано першу й другу надзаплавні тераси та пологі схили корінного берега Черемошу; малосприятливою – високу заплаву річки, схили корінного берега з ухилом 10-30%; несприятливою – низькі заплави річок Черемошу та Вижинки, круті схили і тераси з ухилом понад 30%. У складі нового генерального плану м. Вижниці розроблено окрему схему регулювання поверхневого стоку з метою вирішення проблем боротьби з підтопленням територій.

Комплексне дослідження природних та антропогенних факторів й аналіз територій сучасної та перспективної забудови м. Хотина виявили тісний динамічний зв'язок між ярами і зсувами, у зв’язку з чим серед протизсувних заходів передбачено також боротьбу з ярами.

Узагальнення досвіду освоєння територій зі складними геологічними та гідрологічними умовами свідчить про потребу в спеціальних заходах інженерного забезпечення надійності забудови.

Згідно з ДБН 360-92** «Містобудування. Планування і забудова міських і сільських поселень» території міст за ступенем придатності для забудови поділяються на три категорії: сприятливі, обмежено сприятливі і несприятливі.

До сприятливих належать території, на яких забудова може здійснюватись без спеціальних заходів з інженерної підготовки. Це території з ухилом 0,5-10% без значних пошкоджень поверхні, яким не загрожує затоплення; з несучими здатностями без створення складних фундаментів. На таких територіях вживають заходів, обов’язкових для будь-якої ділянки: вертикальне планування, відведення атмосферних вод тощо.

Обмежено сприятливі території потребують додаткових спеціальних заходів з інженерної підготовки. Це території з ухилом поверхні менш як 0,5%, від 10 до 20%, а в гірських районах – до 30%; надмірно зволожені (з глибиною залягання ґрунтових вод не меншою, ніж 1,5 м); затоплювані, схильні до зсувів, ерозії тощо.

На несприятливих територіях потрібно вжити спеціальних, особливо складних заходів, пов’язаних із значними витратами на інженерну підготовку. До них належать території з ухилом поверхні понад 20%, а в гірських місцевостях – понад 30%, із значною кількістю ярів, кар’єрів, провалів, великих зсувів, схильних до затоплень, ерозії тощо.

Основні заходи з інженерного захисту об’єктів, запобігання, усунення або пониження до допустимого рівня негативного впливу активних і потенційно небезпечних геологічних процесів викладені в ДБН В.1.1-3-97 «Інженерний захист територій, будинків і споруд від зсувів і обвалів. Основні положення», розроблених провідними інститутами України. До основних засобів інженерного захисту належать: зміна рельєфу схилів, заміна ґрунтових мас, дренажі глибокого закладення, які забезпечують зниження рівня підземних вод, стримувальні й берегозахисні споруди, уловлювальні протиобвальні споруди і галереї. Крім того, ефективними є допоміжні заходи інженерного захисту, а саме: стримувальні протиобвальні заходи, регулювання стоку поверхневих вод із влаштуванням системи поверхневого водовідведення, дренажі мілкого закладення, агролісомеліорація, окремі берегозахисні споруди тощо.

Як свідчить досвід протизсувного будівництва, застосування дренажних споруд та споруд поверхневого водовідведення не завжди дає змогу закріпити схилову ділянку території, стійкість якої порушена і загрожує зсувними зміщеннями. Більш ефективними є стримувальні протизсувні споруди або достатнє зрізування схилу. У процесі розробки генеральних планів міст з метою складання «Схеми планувальних обмежень» доцільно виконувати зонування території відповідно до таких факторів: зона підтоплених територій, зона поширення зсувних явищ, зона засолених територій, зона активного карсту, зона сейсмічних та ударних хвиль та ін. Потрібно також додатково виконувати інженерно-геологічне обґрунтування територій поза межами міста, які в майбутньому планується освоювати.

НДПІмістобудування разом з інститутом геологічних наук НАН України виконав науково-технічну роботу «Аналіз активних зсувних процесів в містах і с.м.т. України і розробка інформаційно-аналітичної системи «Зсув». Документація дає змогу оцінити стан об’єктів, що зазнають зсувних руйнувань внаслідок зсувів у населених пунктах України, підготувати матеріали і створити інформаційно-аналітичну систему «Зсув».

Науково-технічною радою Держбуду України схвалено «Методику оцінки збитків та інших втрат від зсувів, визначення економічної доцільності та ефективності інженерного захисту» і рекомендовано її для використання підприємствами, установами та організаціями, що займаються проблемами інженерного захисту від зсувів.

Згідно з дорученням Кабінету Міністрів України фахівцями була підготовлена «Комплексна програма ліквідації наслідків підтоплення земель в містах і селищах міського типу» (затверджена постановою Кабінету Міністрів України від 15.02.2002). Передбачається вироблення ефективної політики та стратегії розв’язання проблеми підтоплення як загальнодержавної екологічної проблеми; визначення стратегії та головних напрямів дій для поліпшення ситуацій із підтопленням урбанізованих територій; дотримання екологічних норм та стандартів, зокрема міжнародних, як реальний шлях до розв’язання проблеми підтоплення; потрібні удосконалення державного законодавства та відомчих нормативних документів щодо дотримання екологічних норм у зв’язку із проблемою підтоплення; застосування екологічних механізмів та сприятливого інвестиційного клімату для залучення коштів в екологічні проекти; проблеми підтоплення та реформа житлово-комунального господарства; соціальні програми, пов’язані з проблемою підтоплення; оптимізація здійснення цільових інженерних заходів для захисту від підтоплення; моніторинг та контролювання ситуації у зв’язку з підтопленням; можливості переведення підтоплених земель у рекреаційний та заповідний фонди. Призначено головну наукову організацію з проблем інженерного захисту від підтоплення територій міст та селищ міського типу – УДНДІ «УкрВОДГЕО».

Застосування методів інженерного захисту територій й об’єктів має обґрунтовуватися спеціальними техніко-економічними розрахунками відповідно до містобудівних вимог, необхідних заходів з охорони навколишнього середовища, раціонального функціонального використання територій.

Вибір засобів й обсягів інженерного захисту територій й об’єктів слід здійснювати на основі зіставлення декількох варіантів конструктивних вирішень, які відзначаються надійністю, задовільними вартісними і експлуатаційними показниками, ефективністю капіталовкладень. Потрібно розглядати можливість і техніко-економічну доцільність поєднання різних методів і типів захисту. Економічний ефект найбільш доцільного варіанту інженерного захисту територій і об’єктів слід визначати за розміром витрат на запобігання збиткам від впливу небезпечних геологічних процесів на території, будинки і споруди.

Інженерно-будівельні умови значною мірою впливають на ефективність розміщення житлової забудови. Використання для забудови малопридатних земель (заболочених, затоплених, крутосхилих, порізаних балками, тощо) зумовлює її подорожчанням в середньому на 10-15%, причому можливими є значні коливання витрат на окремі майданчики в межах одного й того ж міста.

Поиск по сайту: