Национальный исследовательский университет

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

"МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"

(ФГБОУ ВПО "МГСУ")

Национальный исследовательский университет

Институт строительства и архитектуры (ИСА)

Кафедра: Технологии и организации строительного производства (ТОСП)

Отчет о научно-исследовательской работе

Тема: «Развитие подземной урбанистики в городе Москве».

Выполнил: Аббасов Фуад Шахин оглы

Факультет/группа: ИСАм 1-6

Научный руководитель: Казарян Рубен Рафаелович

г. Москва, 2016 г.

Общая характеристика

Актуальность темы исследования. Актуальность диссертационной работы определяется потребностью в новых технических и технологических решениях для строительства городских подземных сооружений, обеспечивающих снижение трудоёмкости и сроков строительства, улучшение инфраструктуры и охраны окружающей среды.

Эта задача особо обострилась при интенсивном освоении подземного пространства г. Москвы, осуществляемом нередко в стеснённой обстановке, постоянно изменяющихся горно-геологических условиях и с применением разных технологий подземного строительства.

Подземная урбанистика, т.е. использование подземного пространства, неотъемлемый элемент архитектурно-пространственной организации современного большого города, в том числе и для города, рассматриваемом в моем проекте – городе Москва.

В последнее время урбанизация играет важную роль в жизни городов и пригородных территорий. Сейчас, в современных городах живет половина населения мира, предполагается что в ближайшем будущем городское население и вовсе составит 2/3 от мирового. В связи с перенаселением городов возникает нехватка земельного пространства для жителей. В частности, увеличение численности населения влечет к увеличению автотранспортных средств, которое в свою очередь, влечет к нехватке парковочных мест и созданию пробок на автомагистралях.

Для улучшения состояния городской среды, в условиях растущего населения, требуется разуплотнение городских процессов. Значительные возможности дает освоение подземного пространства. Помимо экономии территории оно имеет ряд преимуществ: они не требуют существенных эксплуатационных и экономических затраты на отделку и служат гораздо дольше чем наземные здания и сооружения.

При дефиците городских территорий, под землей могут располагаться тоннели транзитных транспортных магистралей, дублирующие перегруженные транспортом городские улицы, пешеходные переходы. А также транспортные развязки, гаражи, парковки автомобилей, объекты социально-культурного, торгового и административно-офисного назначения, трансформаторные подстанции и многие другие инженерные сооружения.

В России пока нет методики объективной оценки экономической целесообразности подземного строительства, потому что отсутствуют меры стимулирования строительства подземных сооружений. А это приводит к тому, что значительные городские территории застраиваются объектами, которые могут быть размещены под землей. Подземное строительство имеет огромное значение для нормального функционирования городской среды. Без прокладки новых подземных дорог ожидается транспортный коллапс. Это уже можно наблюдать в Москве. Также, развитие подземного транспортного строительства позволит сохранить уникальный внешний облик центральных районов, ценные городские ландшафты и целые природные комплексы.

В последние годы постоянно увеличивается объем выполненных работ на объектах подземного строительства ОАО "Мосинжстрой". Так, например, в сопоставимых ценах было выполнено этих работ собственными силами на 2651,1 млн. руб. в 1977г., 2952,5 млн. руб. в 1998г. и уже на 4220,5 млн. руб. в 1999г. Ожидаемое выполнение на 2000 г. - свыше 5 млрд.руб. Анализ современного состояния освоения подземного пространства городов показывает, что строительство городских подземных сооружений в сочетании со строительством метрополитенов, расширением и обновлением многих главных коллекторов водоснабжения и канализации значительно повышает важность и значимость подземного строительства.

Городские подземные сооружения строятся в различных горногеологических условиях с применением современной технологии и с разными комбинациями этих технологий. Так, например, комбинирование технологии строительства "стена в грунте" в сочетании с буросекущимися сваями и укреплением грунтов анкерами или инъекциями модифицирующих растворов позволяет, без ущерба для устойчивого состояния подземных сооружений, снизить трудоёмкость и стоимость строительства. Одной из эффективных технологий подземного строительства является проходка подземных коллекторов щитами с пресс бетонной обделкой.

Однако решение задачи обоснования технологии подземного строительства сдерживается отсутствием исследований и обобщающих работ по технологиям строительства городских подземных сооружений и недостатком данных о степени их возможного сочетания, а также данных об их суммарном влиянии на улучшение подземной инфраструктуры и жизни людей.

Поэтому особую значимость приобретает анализ и обобщение опыта технологии строительства городских подземных сооружений для снижения трудоёмкости и ускорения научно-технического прогресса в освоении подземного пространства.

Степень разработанности. Тематика диссертации разработана на стадии прикладной организационно-технологической модели, позволяющей оценивать и внедрять эффективные оптимизационные механизмы для повышения энергоэффективности организации и технологии возведения зданий.

Целью диссертационной работы заключается в систематизации и обосновании строительства городских подземных сооружений на основе опыта работы строительного комплекса "Мосинжстрой" с целью выявления технических и технологических разработок, обеспечивающих решение важных прикладных задач в освоении подземного пространства г.Москвы.

Для достижения поставленной цели, в диссертационном исследовании планируется решить следующие задачи:

· систематизировать методические подходы, принципы и методы освоения подземного пространства и технологии строительства подземных сооружений в г.Москве;

· провести анализ использования современных технологий подземного строительства в г.Москве на основе способа "стена в грунте" и проведения подземных горных выработок щитовыми комплексами;

· провести экспериментальное использование георадаров для зондирования вмещающих пород при строительстве коллекторов в Москве на объектах ОАО "Мосинжстрой";

· разработать научно-обоснованные технические и технологические решения по совершенствованию строительства подземных сооружений в Москве, внедрение которых обеспечит решение важных прикладных задач в освоении городского подземного пространства.

Методы исследований. Для решения поставленных задач использовались методы: системного анализа; анализ научных исследований по литературным источникам; производственный эксперимент; расчетные методы и анализ проектных материалов.

Объектом исследования являются технологические решения, направленные на создание качественных монолитных конструкций.

Предметом исследования являются показатели оценки решений, технологические параметры методов возведения монолитных конструкций.

Научное значение и новизна работы заключается в установлении закономерностей освоения городского подземного пространства на основе применения современных технологий строительства городских подземных сооружений и обосновании технических и технологических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в технологии подземного строительства и освоении подземного пространства городов.

Практическое значение работы состоит в разработке рекомендаций по использованию современных строительных технологий для активного освоения подземного пространства Москвы, что позволило снизить на 10-15% стоимость городских и подземных сооружений.

Положения, выносимые на защиту:

1. Технологии подземного строительства неразрывно связаны с методическими подходами, принципами и методами освоения подземного пространства, с одной стороны, и с совокупностью активно воздействующих факторов, с другой стороны. Эти факторы подразделяются на две группы: разрушающие систему технологических связей в структуре процесса подземного строительства и формирующие систему полезных связей на основе технических и технологических решений, внедрение которых вносит значительный вклад в ускорение научно-технического прогресса в технологии подземного строительства.

2. Ускорение научно-технического прогресса в технологиях подземного строительства и освоения подземного пространства достигается посредством внедрения комплекса разработанных автором технических и технологических решений при строительстве подземных сооружений. В состав указанных решений входят: способ "стена в грунте"; устройство бу-роинъекционных и буросекущихся свай; технология поэтапной разработки земляного ядра при строительстве подземных сооружений; челноковая технология возведения конструкций подземных автостоянок и распределение нагрузки от перекрытий на стены и специальные конструкции армокаркасов; устройство стен при строительстве транспортных тоннелей способом буросекущихся свай с последующей разработкой грунта до отметки свода тоннеля и бетонирования перекрытий с применением бетона класса ВЗО, XV-12; зондирование георадарами вмещающих пород при проведении подземных выработок щитами; безосадочное проведение подземных горных выработок щитами в кессонированной забойной частью в водонасыщенных породахбез б применения спецспособов; проведение подземных горных выработок с использованием механизированных щитовых комплексов, самоходной опалубки, монолитно-прессованной бетонной обделки и высокоточных тюбингов; проведение подземных коллекторов ниже водоносных горизонтов и т.п.

3. Расширить область строительства подземных сооружений в Москве возможно за счет набора состава строительных технологий применительно к условиям строительства конкретных объектов. Из набора этих технологий можно выделить, по крайней мере, два модуля (сочетания): основного способа "стена в грунте" в сочетании с буроинъекционными или буросекущимися сваями и способов щитовой проходки подземных горных выработок в сочетании с монолитно-прессованной бетонной обделкой или высокоточными тюбингами и зондированием радарами вмещающих пород.

Личный вклад соискателя. Личный вклад соискателя заключается в непосредственной разработке мероприятий, направленных на повышение эффективности развития подземной урбанистики в городе Москве, исследовании и анализе научной литературы, проведении научных изысканий, увязки различных промежуточных задач развития подземной урбанистики в городе Москве между собой, с целью образования целостной картины потенциала строительства под землей, на основе инструментов системотехники строительства.

Апробация результатов исследования. Основные результаты

исследований будут опубликованы в научных изданиях, указанных в

табл.1.

Табл. 1.

*Перечисленные издания входят в перечень ВАК и индексируются в

РИНЦ.

Основные и промежуточные результаты исследования будут освящены

во время выступлений на конференциях, перечисленных в табл. 2.

Табл. 2.

Мероприятия предполагают обмен научной информацией: демонстрацию и/или обсуждение результатов исследований посредством публичной научной дискуссии с представлением материалов (доклад, презентация, тезисы выступления, модели, макеты, опытные образцы).

Результаты исследования планируется внедрить в реальное строительное производство. Для этого составлен бизнес-план, включающий планы по маркетингу, производству и финансам.

Приведен анализ рисков и установлена базовая стратегия вновь создаваемого предприятия. Интересующий рынок – строительно- технологический консалтинг. Работа с техническими заказчиками. Кроме всего прочего, была рассчитана эффективность от возможного внедрения результатов диссертационного исследование в реальное производство. Итоговые критерии эффективности изложены в табл. 3.

Полученные значения показателей эффективности

Табл. 3.

Структура и объём работы.Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов и предложений, библиографического списка и приложений.

Содержание диссертации соответствует паспорта специальности 08.04.01.

Во введенииобоснована актуальность проводимых исследований, сформулированы цели и задачи работы, указаны методы исследования, изложены научная новизна и практическая ценность результатов.

В первой главеобозначены основные понятия и их сущность. К ним относятся градостроительный комплекс его состав, подготовительный период и его структура.

Во второй главе проведено исследование и дана оценка расходов энергоресурсов в строительном производстве на основе предлагаемого системго подхода, обеспечивающее комплексное и всестороннее поэтапное рассмотрение процесса их потребления при строительстве объекта. С позиции такого подхода расход энергоресурсов рассматривается как функционирование большой сложной вероятностной системы, называемой «Система расхода энергоресурсов в строительном производстве». Основными элементами системы выступают энергопотребители, в том числе машины и механизмы, оборудования и устройства, технические средства, предназначенные для автоматизации процессов управления и т п. Выполненные исследования позволили сгруппировать энергопотребители, задействованные в строительном процессе в группы, а в каждой группе выделить, в свою очередь, отдельные подгруппы и виды.

В третьей главе разработан механизм оперативной разработки новых методов и приемов повышения энергоэффективности организационных и технологических процессов возведения зданий. При этом учитываются все возможные группы факторов, рисков, управляющих воздействий и т д. Проектирование модели выполнялось с использований современных систем автоматизированного проектирования (САПР). В том числе, использовались программные комплексы AutodeskAutoCAD 2015, AutodeskRevitи прочие.

В четвертой главеописан экономический эффект, получаемый от выбранной методики возведения объектов. Основными источниками данных для проведения расчетов с целью экономического обоснования эффективности являются: статистика рынка строительства и недвижимости, данные проекта планировки территории жилой застройки градостроительного комплекса, экспертные оценки компетентных представителей строительных компаний, а также анализ нормативно-правовой базы в сфере строительства.