Мегаполисы вводят требования к городской подсветке
Власти стали внимательнее подходить к вопросам устройства архитектурной подсветки фасадов и ландшафтных зон. Москва и Санкт-Петербург уже ввели обязательные согласования проектов, чтобы объекты не создавали световой шум, а рождали ощущение безопасности и красоты.
С появлением электричества в начале ХХ века города получили иллюминацию. И сейчас виды светящихся вечерних фасадов жилых комплексов и бизнес-центров, общественных пространств, парков и скверов все чаще превращаются в отдельный вид искусства. По сути, становятся новой достопримечательностью того или иного района. Казалось бы, технологии продлили активный день горожан на период и после захода солнца, позволили ориентироваться в темное время суток, обеспечили безопасность и эстетику. Но в обществе все больше растет запрос на этичность ночного освещения.
До недавнего времени в России не было единых правил в части подсветки городского пространства. Каждый собственник имел право оформить фасад по-своему, без учета общего облика населенного пункта. В результате города зачастую становились объектами светового загрязнения, когда чрезмерное количество света не достигает своего целевого назначения. Для оценки такого показателя ученые используют либо данные измерительных приборов, установленных на земле, либо информацию от спутников. Последние позволили создать мировую карту светового загрязнения, на которой можно посмотреть показатели прироста яркости каждого мегаполиса с динамикой по годам и общий фон распространения света.
Впечатляющее сияние
Для разрешения возникшего вопроса Москва и Санкт-Петербург первыми в России ввели обязательное согласование проектов вечерней иллюминации на уровне города. «Архитектурная подсветка — это важная часть любого проекта на сегодняшний день. Такое требование у нас есть в АГР (архитектурно-градостроительном решении. — Примеч. ред.), и мы всегда смотрим за этим разделом», — подчеркивает главный архитектор Москвы Сергей Кузнецов.
Сегодня в столице реализуются совершенно различные сюжеты вечернего освещения. Уникальная концепция архитектурно-художественной фасадной подсветки, отсылающая к историческому прошлому местности, разработана для жилого комплекса в Басманном районе на Большой Почтовой ул., вл. 18. Систему освещения продумали с учетом удобства для жителей: исключена засветка в окна соседних домов, а теплый спектр гарантирует уютную атмосферу. Антибликовое покрытие и автоматическая регулировка интенсивности обеспечат визуальный комфорт в любое время суток. Все 502 светильника интегрируют в геометрически сбалансированные фасады. Авторы проекта бережно сохранили память о промышленном бэкграунде в бетонных фасадах с фрагментами из стекла и металла.
Клубный дом «Чистые Пруды» в центре столицы по завершении реконструкции получит более 630 элементов освещения, которые подчеркнут строгую красоту фасадов здания постройки 1915 года авторства Отто фон Дессина.
Также недавно Москомархитектура согласовала фасадную подсветку многофункционального комплекса LAKES, интегрированную в общий архитектурный контур района. Положительные оценки получил проект элегантной и довольно активной архитектурной подсветки на Садовнической набережной, а также янтарная иллюминация жилого комплекса на Лужнецкой набережной, которая подобно теплому солнечному свету наполнит пространство первой береговой линии и станет, по замыслу авторов, объединяющим кодом визуальной составляющей.
Не оставляет без внимания вопросы подсветки городских пространств и Северная столица. Отсутствие согласования может грозить штрафом, требованием демонтировать или перенести оборудование, особенно если соседи, ТСЖ или управляющая компания направят жалобу о дискомфорте в ночное время суток. Под пристальным вниманием — памятники архитектуры, фасады зданий в центральной части города и иллюминация, просматриваемая с улиц и проспектов.
Тренд только мегаполисов?
Представитель девелоперской компании FORMA Антон Валявин уверен, что контроль за проектами ночного освещения со стороны властей положительно сказывается на качестве организации подсветки. «Это шаг в правильном направлении, но эффект станет заметен через 10–15 лет, когда выйдут новые поколения проектов», — говорит эксперт.
Впрочем, общероссийский уровень качества архитектурной подсветки и систем уличного освещения пока остается невысоким. В регионах ситуация особенно неоднородная: чем дальше от Москвы, тем чаще подсветка реализуется без системного подхода.
«Качество архитектурного освещения в системах уличного освещения в России значительно варьируется в зависимости от региона и подходов к планированию, — соглашается светодизайнер QPRO, к. т. н., исследователь Светлана Колгушкина. — Поскольку Москва задает тон в этой сфере, остальные города зачастую перенимают тренд на увеличение числа освещенных фасадов зданий. Однако это может привести к дисбалансу: при наличии запроса на архитектурную подсветку центральных районов спальные кварталы могут оставаться без достаточного функционального освещения, особенно в условиях ограниченного городского бюджета. Приоритет должен отдаваться интересам жителей. Важно в первую очередь обеспечить комфортный и безопасный базовый уровень освещения, необходимый для перемещения по городу. А уже затем "по слоям" на эту основу накладывать другие типы освещения — архитектурное, декоративное, ландшафтное, — количество и характер должны определяться на основе анализа городской структуры и сложившегося визуального облика в темное время суток».
Одним из успешных региональных проектов комплексного и многослойного проекта можно назвать новый Театр им. Г. Камала в Казани. Команда светодизайнеров QPRO разработала световые решения для фасада, интерьеров и экстерьера, при этом особое внимание уделялось взаимосвязи внутреннего и внешнего освещений. Световой сценарий для театра и его территории — это единая система, где каждое решение влияет на общее восприятие объекта в городской среде. Ключевым принципом работы стало движение от архитектурных особенностей здания — они диктовали характер и логику освещения. Специалисты стремились подчеркнуть масштаб, ритм фасада, структуру, отделку и их восприятие при разном типе освещения. При этом было важно не просто осветить здание, а раскрыть его культурный код, усилить идентичность и сделать свет неотъемлемой частью языка архитектуры.

На всем жизненном цикле
Однако одно дело — создать, и совсем другое — поддерживать качество освещения в предстоящие периоды таким образом, чтобы оно и работало максимально эффективно, и гармонично вписывалось в городскую среду. И главной проблемой в этой части является замена оборудования. «После ухода европейских производителей многие светильники невозможно восстановить: аналоги не совпадают по характеристикам, а их установка требует пересмотра проекта. Управляющие компании не всегда располагают такими бюджетами. Поэтому отрасли необходима унификация: светильники и комплектующие должны быть взаимозаменяемыми. Только так можно сохранить архитектурную выразительность объектов и обеспечить долгосрочную устойчивость систем подсветки», — обращает внимание Антон Валявин.
Высокое качество подсветки и систем уличного освещения требует вложений. Не всегда у муниципальных учреждений есть возможность использовать собственные ресурсы на приобретение современной энергосберегающей продукции. Для привлечения средств в энергосберегающие проекты федеральным законом № 261 «Об энергосбережении и повышении энергоэффективности» предусмотрена возможность заключения энергосервисных контрактов, что позволяет бюджетным организациям осуществлять модернизацию систем освещения, не вкладывая собственных денежных средств. Инвестиции, необходимые для осуществления проекта, привлекаются энергосервисной компанией.
«Производители светотехники для архитектурной подсветки и систем уличного освещения понимают эту потребность и готовы предложить комплексное решение: оборудование, программное обеспечение для расчета проектов иэнергосервисные контракты. В частности, такой подход реализует IEK GROUP, — рассказывает генеральный директор IEK GROUP Андрей Забелин. — Энергосервисный контракт — это инструмент реализации энергоэффективных мероприятий, позволяющий проводить их за счет энергосервисной компании и сохранить средства заказчика. Инвестор получает возмещение своих затрат за счет достигнутой экономии средств, получаемой после внедрения энергосберегающих технологий».
Компания LEDEL, входящая в IEK GROUP, имеет большой опыт работы по системе энергосервисных контрактов. Среди реализованных проектов можно назвать обновление системы освещения в Нижнекамске — здесь установили 6879 светильников Street X1, а также освещение целого города Нязепетровска в Челябинской области — здесь установлены 897 светильников L-street 24. В Кингисеппе Ленинградской области в 2014 году по энергосервисному контракту была проведена модернизация уличного освещения и установлены 1825 светильников Super Street 150. В Стерлитамаке заменили устаревшие лампы 15 769 энергоэффективными светильниками Street X1 LEDEL.
Также энергосервисный контракт позволил заменить 7000 светильников вдоль дорог в Московской области. В Алапаевске Свердловской области замена 3000 светильников позволила с 2021 года сэкономить городу 75% электроэнергии. А в Дзержинске Нижегородской области модернизация наружного освещения и применение системы дистанционного управления «Умный город» обеспечили 77% экономии электроэнергии (5577 светильников в городе заменили светодиодными, на улицах стали светлее — освещенность выросла на 50%).
Отметим, что сегодня поставщики предлагают современное светодиодное оборудование для интеграции в систему «Умный город». В настоящее время для уличного освещения используются экономически неэффективные и устаревшие, но используемые в настоящее время светильники с лампами ДРЛ и ДНаТ. Однако они крайне неудачны для уличного освещения, поскольку неудовлетворительно запускаются при низких температурах от -15 ºС.
Избежать сбоев, опасности перегрузки городских и муниципальных электросетей при включении освещения, а также существенно сэкономить финансовые средства муниципалитетам позволяет эксплуатация светодиодных офисных светильников и светодиодного уличного освещения. Такие светильники обеспечивают мгновенное зажигание при подаче питающего напряжения и стабильную работоспособность при любой температуре на всей территории Российской Федерации (в том числе в условиях Крайнего Севера). Также отсутствует опасность перегрузки городских и муниципальных электросетей в момент включения светодиодных светильников, что легко увидеть из их технических характеристик, где потребляемый ток равен 0,1÷0,9 А, в отличие от традиционных светильников с газоразрядной лампой, где потребляемый ток 2,2 А, а пусковой ток — 4,5 А. Эксперты подчеркивают: у светодиодных светильников очень много преимуществ — в три раза ниже электропотребление по сравнению с люминесцентными и газоразрядными лампами, в 12 раз ниже ламп накаливания, а ресурс их работы составляет 100 000 часов, или 25 лет. При сроке окупаемости от восьми месяцев до трех лет они дают естественное свечение, близкое к солнечному (5000 К) без вредного эффекта низкочастотных пульсаций. При этом светильники отличаются высокой механической прочностью, надежностью и вандалоустойчивостью.
Квартальная застройка
Квартал представляет собой территориально-архитектурную структурную единицу в городе. Из совокупности таких ячеек, а также отделяющих их улиц складывается урбанизированная среда в большинстве населенных пунктов, особенно городских центров. По площади большинство кварталов совсем небольшие и состоят из невысоких домов. А значит, они могут удачно вписываться даже в план поселка с небольшой территорией, а не только густонаселенного города. Давайте выясним, на какие типы можно условно поделить кварталы, чем они отличаются от микрорайонов, в чем недостатки и преимущества этих видов застройки. А также что должен означать для городской жизни хороший квартал, и какие функции он выполняет для общества.
Виды квартальной застройки
Квартальная застройка сама по себе является отдельным видом городского благоустройства. И в то же время она может быть совсем разной, если менять различные параметры и характеристики. Даже в пределах одного района города могут быть отличающиеся виды застройки. Давайте разберем, в чем разница между различными типами кварталов и как это влияет на деятельность людей и быт города.
Первый критерий — плотность. Плотная квартальная застройка наиболее характерна для центров крупных метрополий. Выделяется довольно близко стоящими зданиями, как правило, средней и большой этажности. Застройщики стараются использовать каждый квадратный метр земли, поэтому в плотной застройке квартального типа преобладает дорогая недвижимость с магазинами на первых этажах. А вот застройка низкой плотности наиболее типична в спальных районах. Чтобы жильцам было комфортно жить, она содержит обширные зоны между домами, где располагаются площадки, небольшие парки и зеленые прогулочные аллеи.
Следующий критерий разделения кварталов на виды — это этажность. В России большинство квартальных проектов состоят из нескольких высотных зданий, объединенных в жилой комплекс. Это уже привычная картина для Москвы, Санкт-Петербурга и других городов-миллионников. Совсем иначе обстоят дела с низкоэтажными кварталами. Они более популярны в Европе, чем у нас. Такие кварталы можно застроить таунхаусами, коттеджами и дюплексами в 1-3 этажа. Чаще всего малоэтажные дизайнерские районы представляют собой элитную загородную недвижимость, из которой несколько застройщиков одновременно могут выстраивать целые новые поселки, куда люди, владеющие собственными авто, переезжают подальше от городской суеты и каждый день ездят в город на работу и обратно.
Можно разделить квартальную застройку по функциональной принадлежности. Некоторые из них проектируются только для проживания жильцов. Другие представляют собой инфраструктурные области смешанного типа. В них коммерческие здания объединены в один квартал с жилыми, как правило, средней этажности. А третий вариант — полностью рабочая недвижимость с магазинами, офисами и другой коммерцией.
Некоторые подобные проекты строятся для себя «под ключ» крупными компаниями, где большая часть помещений составляют штаб-квартиру организации, а остаток сдается в аренду более мелким предпринимательствам. Схема коммерческого квартала устроена таким образом, чтобы разным отделам или департаментам было удобно взаимодействовать.
И четвертый показатель, по которому можно поделить кварталы — способ планировки. Открытая квартальная застройка представляет своего рода открытую площадь, занимающую целый квадрат между городскими улицами, где стоят несколько построек, а все остальное место выделено под парковые зоны, вело- и беговые дорожки и прочие урбанистические удобства для местных жителей.
Открытый домовый комплекс устроен так, чтобы быть сквозным, визуально и физически не выступать в роли препятствия, будто сплошная стена, а позволять людям свободно прогуливаться внутри: как жителям квартала, так и случайным прохожим. Также можно сказать, что кварталы открытого типа обычно имеют большую длину грани, чем закрытые. Во многих городах они могут занимать сразу 4 ячейки (2*2) между городскими улицами, так как выступают в роли не только кварталов, но еще и городских зон для отдыха и проведения досуга горожан с мини-площадями, фонтанами и т.д.
Второй тип планировки квартальной застройки — закрытый — назван так, потому что здания действительно образуют собой некую рамку или границы, которые выделяют внутренний двор в обособленную зону. Иногда попасть внутрь можно только через арки межу узко стоящими домами. Проходы могут и вовсе быть замкнутыми для посторонних, а для попадания внутрь огороженной территории необходимы ключ-карты или другие инструменты пропуска. Закрытые кварталы можно часто встретить в густонаселенных центральных районах с люксовой жилой недвижимостью.
Какие задачи решает квартальная застройка
Планы устройства различных городов в России и за ее пределами могут разительно отличаться. Некоторые квартальные застройки были изначально разработанными проектами с нуля, а другие образовались уже давно в процессе постепенного строительства и расширения. Однако все они решают несколько базовых задач градостроительства и социальной жизни людей.
Первая и главная функция квартальной застройки — формирование карты населенного пункта. То есть разделение всей его территории на какие-то минимальные структурные части, которые объединяют несколько домов и пространство между ними, обособляя их при этом от других таких же территорий. Они задают и определяют ориентиры, по которым наряду с названиями улиц, достопримечательностями и прочими городскими точками люди могут определять свое положение и объяснять его другим.
Также квартальная застройка выполняет задачу зонирования в жизни людей, определения границ. Каждый жилец знает, что территория внутри квартала — это его «домашняя» среда, где он в большей степени хозяин, чем случайный прохожий. В этом месте жители могут прогуливаться, оставлять на площадке детей, использовать придомовую зону как место для своего транспорта, организовывать общий с соседями быт.
Третья главная функция квартальной застройки — предоставление городу различных торговых и коммерческих заведений, которые находятся на нижних этажах жилых домов. В таких местах люди, живущие по соседству, способны покупать товары и пользоваться услугами. Это плюс не только для них, но и для предпринимателей, которые ведут свои маленькие дела и развивают малый бизнес в стране.
Сравнение квартальной застройки с микрорайонной
В плане практически любого современного города можно встретить два основных типа застройки: микрорайонную и квартальную. Эта извечная битва требует выяснения, какой способ планировки все-таки дает больше преимуществ в градостроительстве и почему.
Кварталы
Само слово квартал произошло от английского слова, которое переводится как четверть. То есть прямоугольная территория, ограниченная со всех четырех сторон улицами.
Этот способ застройки более древний, потому что люди уже в средние века и даже античность выстраивали малоэтажные домики в группы по несколько штук. А чтобы местным жителям было проще общаться, торговать и прочими способами друг с другом взаимодействовать, возведение домов делалось колодцем с общим двором. В те времена самой концепции микрорайонов, естественно, не существовало. Поэтому принято считать, что с точки зрения социологии квартальная застройка является более естественной и логичной в человеческом обществе.
В наше время городское планирование подразумевает, что основным «делителем» зданий на части, такие как кварталы, являются автомобильные дороги. При этом внутри каждого квартала проезжая часть отсутствует — максимум есть парковка для авто жильцов. В остальном квартал представляет собой личное пространство владельцев квартир. Таким методом происходит четкое зонирование территорий на частные и общие. Одна из основных черт квартальной застройки в России — это высокая плотность населения.
Концепция квартальной застройки стремится вместить максимум полезной инфраструктуры на минимально возможной территории. В ней довольно часто сочетаются жилые площади с магазинами, парикмахерскими, офисами и другими объектами инфраструктуры, расположенными на первых этажах.
Микрорайоны
Впервые о микрорайонном типе застройке в СССР и других странах заговорили в первой половине 20-го века, и движущей силой стала стремительная автомобилизация. Для возрастающего числа машин требовались новые многополосные дороги, а отдельные кварталы, расположенные между ними, не позволяли выделить достаточно места и для жителей, и для водителей. Поэтому во многих районах стали сносить компактные квартальные участки и вместо них на обширной территории выстраивать многоэтажные микрорайоны.
Новые типы территорий состояли из последовательно расставленных высотных зданий, которые были будто хаотично перемешаны с другими объектами инфраструктуры: парковками, магазинами, аптеками, детскими садами. Микрорайоны занимают во много раз большую площадь, чем отдельные кварталы. Это почти мини-городки с километровой длиной и шириной, окруженные автомагистралями, которые как артерии проходят через весь город и соединяют разные микрорайоны. А большая часть магазинов и другой коммерции построены на внешней стороне районов, «смотря» лицевой частью на улицу.
Чем кварталы лучше микрорайонов
Как уже было сказано, кварталы по своей природе являются более естественными образованиями в городах, чем микрорайоны, потому что еще издавна возникали по понятным социальным и бытовым причинам. Живущим в них людям было проще взаимодействовать друг с другом, вместе планировать организацию дворового пространства. Сами кварталы почти всегда сочетают в себе жилую и коммерческую части, чтобы максимально эффективно распределять площадь, а жильцам было не далеко добираться до магазинов и других сервисов.
Микрорайон — относительно недавно появившееся искусственное явление, и из этого вытекают все его недостатки. Во-первых, он покрывает территорию большого размера, но практически вся она жилая при минимуме социальных благ и услуг внутри района. Это превращает любой микрорайон в обширную спальную зону, где не сильно бурлит жизнедеятельность, а любая инфраструктура для досуга и развлечений находится на удалении.
Во-вторых, внутри микрорайонов почти всегда есть много неиспользуемого пространства. Поэтому внутренние дворы их становятся парковками и «бетонными джунглями»: серыми безжизненными зонами, где неинтересно и некомфортно находиться. Также можно заметить, что в пределах одного микрорайона отсутствует понятие о своем и чужом. Например, непонятно, где заканчивается двор одного дома и начинается — другого. Из-за этого все пространство между многоэтажками интуитивно воспринимается жильцами как «ничья земля».
Как следствие — никто не чувствует за собой ответственность за благоустройство и облагораживание придомовых территорий. И если у дома отсутствует грамотное и неравнодушное жилищное управление, то окружение приходит в негодность с некрасивыми клочками земли вместо грядок с цветами, без кустарников и с кучами неубранного мусора.
Также существует тенденция, что небольшие квартальные проекты создаются застройщиками более эстетичными и необычными: с разнообразием форм, красок, архитектурных особенностей, переменной этажностью и другими элементами, делающими жилищную зону подсознательно более комфортной.
Преимущество и недостатки квартальной застройки
Несмотря на все достоинства квартального способа организации городских пространств, никакая система не может быть идеальна. Нет смысла исключительно хвалить этот вид застройки, а вместо этого лучше рассмотреть его критически, выделив как плюсы, так и минусы. Начнем с преимуществ:
- Пространственный рационализм. Кварталы очень удобно вплетаются в сеточную карту дорог, заполняя все пространство между ними. И внутри себя квартальная застройка также максимально уплотнена, не создавая лишние неиспользуемые площади, как это происходит с обширными дворами-парковками микрорайонной застройки.
- Комфорт жильцов. Благодаря компактным размерам и отсутствию больших пробелов, среднестатистическому человеку психологически более комфортно жить в квартальной застройке. План расстановки зданий и междомовой территории позволяет воспринимать весь квартал как свою собственность, частную территорию, а не просто совместное с другими людьми место проживания.
- Коммерция. Магазины, аптеки, продуктовые лавки, мастерские — все это располагается в квартальной застройке прямо на первых этажах зданий, потому чтобы добраться до них и приобрести большую часть нужных вещей и продуктов, достаточно спуститься из квартиры на улицу и пройти несколько шагов. Это идеальные условия для развития малого бизнеса.
- Дорожная инфраструктура. Вокруг кварталов располагается сетка из большого количества небольших дорог. На них практически никогда не возникают пробки, а движение свободное, в отличие от крупных многополосных магистралей с развязками и проспектов между микрорайонами.
- Полезная площадь. Из-за более плотной застройки домами в сравнении с микрорайоном, квартал может давать сопоставимую суммарную площадь жилья даже при меньшей этажности зданий.
- Эстетика. Общий архитектурный ансамбль квартальной застройки внешне более приятный и красивый, чем вид отдельно стоящих высоток посреди асфальтированных и бетонированных площадей.
- Компактность. Некоторые люди, живущие в кварталах, могут работать здесь же. Например, частные предприниматели, которые владеют или арендуют торговые площади в своем или соседнем доме.
- Материалы и строительство. Большинство кварталов были построены не в советскую эпоху, а до нее или после. Это значит, что перестройка их не затронула, и здания построены или из кирпича или современных качественных материалов, но точно не дешевых панелей, как типовые многоэтажки.
Теперь перейдем к основным недостаткам квартального типа застройки. Вот к каким ошибкам может приводить неграмотное их проектирование:
- Недостаток зелени. Далеко не в каждой — особенно плотной — квартальной застройке можно найти обилие деревьев и кустарников, для которых попросту не хватает места.
- Освещенность. Проблемы с ней в кварталах могут возникнуть по двум причинам. Первая — непродуманное искусственное освещение, такое как уличные фонари, которых гораздо больше на улице, чем внутри квартала. А вторая — слабое проникновение естественных солнечных лучей во двор квартала при условии, что застройка состоит из домов средней и высокой этажности, а ширина двора небольшая.
- Отсутствие мест для авто. В плотной застройке не всегда можно найти достаточное количество паркомест для каждого домовладельца, в отличие от широких микрорайонов. Однако решением могут стать многоуровневые парковки, построенные поблизости.
Да и в целом недостатком может считаться любое некачественное проектирование квартала. К примеру, некоторые застройщики могут быть склонны пренебрегать ключевыми принципами, которые отличают квартальную застройку от микрорайонной: плохая организация внутренних пространств, чрезмерная этажность на узком пространстве, слабое развитие придомовых зон. И другие факторы, превращающие квартал в мини-микрорайон со всеми вытекающими недостатками.
Строительство тоннелей
Строительство тоннелей и прочих подобных подземных систем — одно из главных инфраструктурных решений любого крупного города. Это технология, которая позволяет выполнять сразу много решений на глубине: разгрузить городские улицы, организовывать автомобильные развязки, создавать альтернативные наземным дорогам транспортные системы, такие как метро в Москве.
Также тоннелестроение позволяет делать путепроводы в местах со сложным ландшафтом, где без них приходилось совершать длинные объезды. И даже соединять целые острова между собой или с континентальной частью. Таким образом, усилиями инженеров людям удается экономить много времени и денег, оптимизировать экономическую систему городов и стран. Давайте выясним, как правильно планировать и прокладывать тоннели, какие существуют инновационные проекты и современные способы проходок. А также, с какими проблемами можно столкнуться во время строительства, и как их решить.
Современные технологии возведения тоннелей
Технологический процесс строительства тоннелей в России и мире со временем только совершенствуется, но некоторые постулаты подземных инженерных проектов остаются неизменными, потому что они эффективны и проверены временем. Например, делить возведение тоннелепроходов на два основных способа: открытый и закрытый.
Метод открытого строительства применяют в том случае, когда нужен тоннель мелкого заложения (обычно не ниже 20 м под уровнем поверхности). У этого метода есть как плюсы, так и минусы. Из преимуществ можно отметить экономическую выгоду по сравнению с закрытым способом. В то же время от инженеров потребуется учитывать все основные коммуникации над самим тоннелем, а также дороги. Это усложняет задачу, иногда вынуждая перекладывать их.
Строительство открытым способом ведется посредством вырывания котлована, который засыплют землей обратно после окончания работ. Также на этом уровне нередки грунтовые воды, и для защиты от них нужно построить специальных слой гидроизоляции.
Второй способ строительства тоннелей — закрытый. В отличие от предыдущего метода, он может применяться как на малой высоте, так и при глубине более 20 м. Типичный пример прокладки тоннелей закрытого типа — строительство метро. Чтобы начать проходку, инженерам нужно создать систему из шахт и проходов. Также обязательно установить лифты и подъемники, которыми персонал и строительные машины доставляются под землю. С их же помощью налаживается постоянные поставки материалов вместе с выведением грунта и прочего мусора.
Если использовать закрытый метод строительства, придется потратить больше средств, однако это открывает более широкие технологические возможности. Во-первых, таким способом не нарушается целостность внешней коммуникационной и транспортной системы, находящейся значительно выше. Во-вторых, уже организовав первоначальную шахту и доставив туда строительную технику, включая тоннелепроходческий щит, можно делать проходку на длину значительно больше, чем открытым типом.
Построение ступенчатым методом
При этом способе строительства тоннелей необходимо первым делом выкопать верхнюю секционную часть. Приступать к извлечению породы в нижней половине нужно после того, как будет достигнута определенная длина отверстия. После этого верхняя и нижняя секции начинают идти параллельным путем. Ступени можно поделить на 3 основных размера: короткая, длинная и очень короткая. В современном строительстве в зависимости от сложности проекта количество ступеней может быть три и даже больше.
Преимущество выкапывания тоннеля ступенчатым способом состоит в высокой скорости проходки, а также обеспечении обширного пространства для строительных маневров. При этом количество нарушений в окружающих среде из-за интерференции двух параллельных операций по изъятию грунта может повышаться. Тем не менее, стабильность поверхности выемки повышается благодаря наличию ступеньки.
Кольцевая выемка с основным грунтом
В этом методе строительства тоннеля важно подобрать правильный метраж для круговой выемки. По правилам, основной грунт в ней должен составлять более половины от совокупной площади проема. Как только проводятся земляные работы, нужно сразу устанавливать опоры стального каркаса и анкера для распыления. При этом опорные рамы соединяются между собой стальными стержнями.
В этом способе проходки проблемой может стать низкое качество породы, дающее короткий срок самостабилизации перед грунтовым изъятием. Чтобы защитить конструкцию, нужно обустроить предварительную поддержку, как того требует проектная документация.
Метод по соседству
Его также называют методом с центральной диафрагмой, или просто «CD». Это способ прокладки тоннелей, по которому необходимо выкопать одну сторону, затем возвести среднюю стену, и только после этого приступать к выкапыванию второй стороны тоннеля. Данный технологический процесс применяют, когда тоннель с двойной линией имеет большой пролет, а окружающая порода скал достаточно слабая.
Способ перекрестного соседа
Другое название — способ с поперечной центральной диафрагмой «CRD». Также как и предыдущий, он применим в тоннелях, имеющих большой пролет, и прокладываемых в условиях слабой скальной породы. Отличие заключается в том, что вместо последовательного выкапывания сначала одной, а затем другой стороны, в этом способе выемку делают попеременно с обеих сторон небольшими частями.
Также по центру устанавливается средняя стена. Эта перегородка с диафрагмой подстраивается по ходу вскрытия новых участков породы с обеих сторон, пока не будут выкопаны последние части. Снимать среднюю поддерживающую стенку нужно только после закрытия всей секции с установлением стабильности.
Пилотная яма с двойной стенкой
Суть данного метода заключается в том, чтобы продольно разделить вес участок на 3 части двумя перегородками. В итоге в поперечном сечении прохода образуются две отдельные стороны — пилотные ямы. А центральный участок тоже можно условно поделить на пару составляющих: ступени снизу и основной грунт сверху.
Основные этапы строительства
Прокладывание тоннелей — сложный процесс, включающий много инженерно-технологических этапов. Однако первым из них всегда должен быть исследовательский. Любой тоннель проходит в определенной толще земли, которая имеет сложный состав, включает в себя разные слои, может содержать подземные воды и прочие геологические факторы. Поэтому перед началом любых строительных шагов требуется определение, где и как в данной местности допустимо вести раскопки, чтобы не допустить ошибок.
Этап подготовки
Геологическое обследование участка подразумевает комплекс различных мероприятий, а выводы делаются на основании суммирования всех результатов. Вот из каких видов исследований состоит анализ строительного участка:
- Изучение документации. Включает в себя ознакомление с любой доступной литературой, геологическими картами местности, отчетами других специалистов.
- Геофизические методы. Например, георадар и сейсмические показатели, электромагнитное обследование, проверка удельного сопротивления.
- Проба через бурение скважин. Из них можно достать образцы местной почвы и горной породы, чтобы затем испытать их в лаборатории.
- Выкапывание ям для визуального осмотра.
- Картирование полей для выяснения геологических структур и прочих важных для сооружения особенностей.
Также по ходу строительства используют различные узконаправленные инструменты, которыми измеряют производительность грунтов: пьезометр, тензодатчик, инклинометр.
Закончив исследовательскую работу, инженерам на ее основании требуется составить технический проектный план. Здесь создаются чертежи будущего тоннеля и его коммуникаций. Основные параметры проходки: длина, диаметр, метод возведения, условия безопасности и т.д. После этого нужно подготовить строительную площадку. В рамках этого монтируются временные конструкции, доставляется техника, строятся шахты, проходы и бункеры.
Этап проходки
Когда подготовка прошла успешно, начинают непосредственно прокладывать участок тоннеля. Это может быть открытый метод с траншеей и котлованом, или закрытый — путем тоннелепроходческого щита. Разница между ними, как правило, определяется глубиной заложения, а также ожидаемыми финансовыми затратами и временем. На данном этапе строители делают все действия, позволяющие отделить и удалить твердую породу.
Затем следует укрепление пролетов, ведь сама по себе горная порода очень нестабильна, способна обваливаться и давать трещины. Укрепляют проход в несколько стадий. Сначала первичной конструкцией по мере продвижения, которая потом будет удалена. После этого делают уже окончательную отделку железобетонными блоками вместе с изоляцией от грунтовых вод. Делается дренаж.
Отделка и коммуникации
После завершения основного этапа строительства, особенно если в тоннеле должна проходить дорога для автомобилей, следует облагораживание внутренней территории. Нужно проложить кабели для электрификации, создать по всей длине вентиляционные шахты, источники освещение, канализацию, системы снабжения водой и прочее. Особенно такое благоустройство требуется в тоннелях с большой длиной, где транспорт может проводить не одну минуту.
Также нужны противопожарные системы и другие, которые нужны для безопасной эксплуатации перегона. Дополнительно нужны различные датчики, чтобы мониторить состояние тоннеля: деформацию, вибрацию и т.д. Только после этого можно делать финальную облицовку, красить стены и вводить тоннель в работу.
Проблемы современного тоннелестроения
В процессе строительства тоннелей недопустимо совершать ошибки, которые могут привести к возникновению трещин, обсыпанию неустойчивой почвы, подтапливанию и обрушению несущих конструкций. Такие проблемы способны превратиться в настоящую катастрофу, если внутри находятся сотни и тысячи людей как, например, в метрополитене. Факторов риска может быть множество, особенно наличие водоемов поблизости, которые влияют на геологические свойства на километры вокруг. Ярчайший пример таких сложностей — московское метро, многие станции которого и перегоны между ними прокладывают рядом с одноименной рекой столицы, а также ее притоков.
С не меньшими проблемами сталкиваются и тоннели для авто. Как правило, этот тип подземных магистралей не опускается ниже уровня почвы, а проходит внутри гор и холмов. Здесь главным фактором риска выступает наличие над проходкой десятков метров горной породы. Некоторые ее виды не являются достаточно устойчивыми и склонны к осыпанию, оползням как, например, известняк. Это требует от инженеров и строителей целого комплекса защитных и укрепляющих мер, чтобы структура местности оставалась стабильной, а сам километровый тоннель не раздавило тяжестью земли.
Вот перечень основных проблем и вопросов, с которыми сталкиваются компании по прокладыванию тоннелей, а также варианты ответов на них и принимаемых мер:
- Цель сооружения. Есть много видов тоннелей по предназначению, и от конкретного типа будут зависеть все дальнейшие технические характеристики.
- Геологические и технические особенности. Сбор данных и анализ всего, что связано с подземной местностью и ее составом: выявить разломы, грунтовые воды, устойчивость и прочность породы и т.д.
- Выбор методов строительства. После исследований инженерам предстоит решить, какой способ выполнения проходки подойдет. В прокладывании тоннелей можно использовать не только классические тоннелепроходческие машины (ТПМ) и СЭМ, но также буровзрывной метод.
- Выравнивание тоннеля. Включает в себя комплекс мер по минимизации влияния подземного инженерного сооружения на другую надземную инфраструктуру и соседние коммуникации, а также защиту самого прохода от факторов окружения.
- Поперечное сечение. Этот параметр тоннеля нужно определить, прежде всего, исходя из назначения постройки. Если он является транспортным, то важно также учитывать ожидаемый трафик и другие нагрузки. В зависимости от условий и желания застройщика сечение тоннеля может быть круглым, эллиптическим, в форме подковы, прямоугольным.
- Обеспечение поддержки при строительстве. Чтобы во время проходки и других этапов строительства стабилизировать местность, требуется обделка системой поддержки.
- Циркуляция воздуха. Тоннель не сможет нормально функционировать без продуманной системы вентиляции. Это важно не только для людей внутри, но и для некоторых материалов. Вентиляция избавляется от углекислого газа и доставляет с поверхности свежий воздух, богатый кислородом.
- Решение проблемы грунтовых вод. Также потребуется система дренажа, иначе тоннель будет страдать от накапливания поземной жидкости. Обязательное мероприятие поблизости с озерами, реками и прудами.
Также нельзя забывать, что одно из основных мест тоннеля, проходящего через рельеф местности — вход. Ему следует уделять особое внимание, потому что в данном месте всегда есть риск обрушений и оползней, которые способны заблокировать выход для людей и машин. Чтобы избежать этого, в районе входов требуется обустройство укрепляющей конструкции, защитных козырьков и рам и т.д.
Напоследок проблема, которая главным образов волнует застройщика — определение стоимости проекта. Итогом проектирования тоннеля должна стать оценка затрат с учетом всех используемых материалов, ожидаемых сроков, количества задействованных людей, разнообразия строительной техники и многого другого.
Импортозамещение в строительстве тоннелей
В последнее время страна поставила ключевой задачей обретение как можно большей самостоятельности и независимости от иностранных поставщиков. Особенно это важно в сфере инженерного строительства. Вместе с тем поменялись тенденции импортозамещения. Раньше упор делался на создание отечественного высокотехнологического комплекса и IT-технологий. Теперь же возникла острая необходимость в качественных домашних материалах, технике и комплектующих к ней.
В этой сфере у нас до сих пор существует неравенство между разными сегментами. Если широко используемые материалы имеют большую долю именно среди российского производства, то более сложные и дорогие системы до сих пор закупаются у других стран, особенно в Европе. Дефицит отечественного производства наблюдается в устройствах:
- кондиционирования и вентиляции;
- пожарной безопасности;
- систем оповещения;
- средства автоматического управления;
- насосы и оборудование к ним.
Все эти устройства имеют непосредственное отношение к строительству тоннелей. Поэтому нужно развивать домашний рынок производства сложных инженерных систем.
Инновационные проекты
В рамках представления новых технологий и инноваций, а также для обмена опытом большой значимостью обладают международные выставки. В сфере тоннельной инженерии такое важное событие происходит осенью 2024 года в Берлине — InnoTrans 2024. Там свои революционные проекты представят около 30 технологических компаний из разных стран.
Одним из ключевых вопросов выставки является экологическая безопасность используемых материалов. Среди новинок можно заметить проект 55-километрового тоннеля между двумя горными регионами Австрии, современные системы кабельной прокладки, план строительства высокоскоростной подземной ж/д в Египте. А итальянская строительная фирма презентует новейшее оборудование для прокладки тоннелей, повышающее скорость проходок.