Lakhta Terra Incognita: Der Kampf um die Nachhaltigkeit eines Wolkenkratzers
Damit ein Wolkenkratzer erwachsen wird, müssen Sie zuerst hinuntergehen. Je höher das Gebäude, desto tiefer der Abstieg. Für den Bau des 462 m hohen Lakhta-Zentrums mussten 40 km Brunnen gegraben werden, darunter bis zu 150 m tief. In der heutigen Post geht es darum, in den Mittelpunkt der Erde zu reisen.
Petersburg, 2011 Vor Baubeginn des höchsten Gebäudes Europas, des Lakhta Center Wolkenkratzers - drei Jahre. Vor den Bauherren befindet sich ein Standort in Lakhta, an der Landenge des Finnischen Meerbusens und der Lakhta-Verschüttung. Und hier in diesem Moment zu stehen ist ein bisschen beängstigend.Der Standort ist eine ehemalige Sandbasis, die Grenze der Stadt und des Erholungsgebiets.
Unter den Füßen - vierzehn Hektar Sand, von der Bucht durch einen Streifen Granitblöcke abgeschnitten.
In der Luft - Sand, Salz und Feuchtigkeit. Vor meinen Augen - der Meereshorizont. Im Süden ist St. Petersburg, im Norden ist Sestroretsk, im Westen ist nichts sichtbar, aber es gibt einen Weg nach Skandinavien: Sie fahren an Kotlin vorbei, zwischen Kotka und Narva, zwischen Helsinki und Tallinn und stoßen direkt auf Stockholm.
Aber zu stehen und es zu betrachten ist beängstigend, denn es ist noch nicht klar, ob es möglich ist, hier einen Wolkenkratzer zu bauen, wenn es unter der Erde Überraschungen in Form eines Abgrunds unter tragendem Boden oder Karsthöhlen oder einer besonders reichen kulturellen Schicht gibt. Es ist schön, Letzteres zu finden, aber es ist nicht an seiner Stelle ...
Karstformationen in der Region Leningrad. Rozhdestveno VillageForscher sollten alle Fragen beantworten. Sie werden sich zuerst in Lakhta niederlassen und drei Jahre hier verbringen. Der Ausgang von der Baustelle erfolgt durch den Plan: Was ist unterirdisch, was und wie kann man sich auf den Turm stützen?Entdecker
Im Jahr 2011 arbeiteten viele Forscher in Lakhta. An einem Ort näher an der Bucht gibt es einen Beobachtungspunkt für Vogelbeobachter. Sie haben die quantitative und qualitative Zusammensetzung und die Routen von „Vogelmigranten“ umgeschrieben, um die Auswirkungen der Entwicklung auf das Verhalten von Vögeln vorherzusagen und Empfehlungen zur Verhütung von „Luftunfällen“ zu entwickeln. Umweltschützer nahmen Messungen zu Lärm, Zusammensetzung von Wasser und Luft vor - Benchmarks zur Bewertung der späteren Auswirkungen des Baus und des Betriebs eines Wolkenkratzers. Meteorologen haben Daten zum Mikroklima geklärt - dann werden sie für Konstruktionskonstruktionen, Aerodynamiktests und Vereisungsschutzmaßnahmen benötigt. Archäologen ... diesmal - ohne Entdeckungen.Heute interessieren uns Suchingenieure - die Entdecker des Lakhta-Untergrunds.
Ihre Arbeit umfasste Feld- und Labortechnik sowie geologische Forschung. Dann schlossen sich Geotechniker an. Dahinter stehen Berechnungen der Fundamententwürfe des Komplexes. In verschiedenen Phasen nahmen 13 Unternehmen teil, darunter Weltstars.Technische Untersuchungen und geotechnische Berechnungen wurden durchgeführt von:
Bauabteilung Nr. 299, VNIIG benannt nach B. E. Vedeneeva, IPF benannt nach O.Yu.Shmidta RAS (seismisch), Petrochemotechnologie PI (Ökologie), TechnoTerra, Unik Firm CJSC (Hydrometeorologie plus Radon), Geostroy CJSC, Fugro LOADTEST (Bodentests mit Pfählen), Wissenschaftliches Zentrum für Geomechanik und Probleme Mining University of Mining, NIIOSP ihnen. N. M. Gersevanova (Labortests von Böden), PCB "Inforsproekt" unter der wissenschaftlichen Aufsicht des Akademikers V. I. Travush, Labor der Moskauer Staatlichen Universität M.V. Lomonosov. Überprüfung von Berechnungen und Entwurfsentscheidungen - ARUP.
Unkultivierter Boden
Zunächst werden wir uns mit der kulturellen Schicht befassen, in der manchmal Stolpersteine ausgegraben werden.Das 20. Jahrhundert ist die Zeit der revolutionären Offensive des Menschen gegen die Natur, deren Symbol als Projekt der Umkehrung von Flüssen angesehen werden kann. Lakhti ging nicht an der Wirtschaftstätigkeit vorbei. Ab den 30er Jahren wurde hier Torf abgebaut, Sümpfe entwässert und ab den 60er Jahren begannen sie, die Küste vollständig zu verändern.
Alluvium. Sand - vom Grund der Lakhtinsky-Verschüttung (Foto von hier )Neues Land - für neue Quartiere. In den Stadtplänen von Leningrad 1966-1986, 2 Kilometer vom Lakhta-Zentrum entfernt, waren eine "Dominante" und ein Park geplant, und um (auf dem Gelände von Lakhta-Olgino) - 20 Viertel der Wohnbebauung.
Ein Modell des nordwestlichen Teils des Primorsky-Distrikts, 1975. Foto aus dem Buch von N. Mikhailov „Lahti: fünf Jahrhunderte Geschichte“,Vierteljährlicher Aufseher ) Diegeplante Dominante (grüner Pfeil) und die aktuelle Baustelle des Lakhta-Zentrums (blauer Pfeil): Ein
Bildschirm von Google
Wir wollten also die Idee der „Meeresfassade“ umsetzen und Leningrad zu einer „schönen Küstenstadt machen, die den Finnischen Meerbusen an einer breiten Front umfasst“ (Zitat von hier) )***Am Ende wurden weder Nachbarschaften noch Dominanten gebaut. 1980 begannen sie mit dem Bau eines Staudamms, dessen Route nach Süden durch Sestroretsk und Coltin führte.
Foto aus Album 1 „Schutz von St. Petersburg vor Überschwemmungen. Fotos, Ereignisse, Fakten, Menschen "Die historische Kuriosität ist, dass die Super-Wolkenkratzer-Baustelle auch zum Megaprojekt mit einem Damm beigetragen hat. Hier wurde Sand für den Bau von Schutzstrukturen gelagert und konditioniert. Die Sandberge erreichten eine Höhe von 30 Metern - vergleichbar mit zehnstöckigen Gebäuden über dem Hafen von Lakhtinsky.
Als der Fuß des ersten Goldsuchers des Lakhta-Zentrums hierher trat, wurden natürlich die „Dünen“ herausgenommen. Sie verließen die „technogene Schicht“ - Sand mit einer Dicke von etwa einem Meter. Ein solcher kultureller Boden repräsentiert natürlich keinen historischen Wert.***Interessanterweise hat es jemand geschafft, bevor der Sand herausgenommen wurde:
Runter!
Die Bodenforschung kann in drei Blöcke unterteilt werden: Feld, Labor und Berechnungen, die auf den Ergebnissen der ersten beiden basieren.Wie wir hier sagten , ist der Boden eine Art „Puff Cake“. Die Hauptaufgabe besteht darin, herauszufinden, an welchen Markierungen die verschiedenen Schichten liegen, und ihre Eigenschaften zu klären - Tests vor Ort und im Labor durchzuführen. Bohren Sie dazu Brunnen. Die Wahrscheinlichkeit von „Überraschungen“ während des Baus hängt direkt von der Tiefe und Häufigkeit der Bohrungen ab.
Über ein Jahr wurden am Standort Lakhta Center über eine Gesamtlänge von über 40 km mehr als 200 Bohrlöcher gebohrt. Das Gitter der Brunnen beträgt 20 * 20 Meter. Dies ist das dichteste Gitter, das nur für Sonderfälle verwendet wird - einzigartige Gebäude, die unter schwierigen Bodenbedingungen gebaut wurden.
Gut MusterBohrtiefe - bis zu minus 150 Meter. Sie haben das kristalline Fundament nicht erreicht - in Lakhta beginnt es in Tiefen von minus 187 bis minus 211 Metern.Warum wurde das Bohren auf minus 150 m gestoppt?
Um zu verstehen, wo Sie aufhören müssen, helfen SNiPs den Bauherren. Zum Schild gehen oder Plattform ist nicht notwendig. Die Bohrtiefe hängt von der Größe der komprimierbaren Bodendicke ab. Die Sohle des Stapels wird genommen (sie befindet sich zu diesem Zeitpunkt bereits im Projekt) und 20 Meter nach unten werden davon gezählt. Das ist genug. Der fünfttiefste Pfahl unterhalb des Lakhta Center-Turms befindet sich auf minus 82 m. Um die mit geophysikalischen Methoden berechnete Struktur der Bodendicke zu bestätigen, wurden zwei Brunnen bis zu einer Tiefe von minus 150 m gebohrt.
Mit Muscheln zermahlen
Brunnen werden gebohrt, um verschiedene Versuchsreihen durchzuführen. Erfahren Sie mehr über einige.Stempel verschrauben
Es sieht so aus:
Schema:
Vereinfacht ausgedrückt ist ein Stempel ein Kolben, dessen Zylinder in den Boden gedrückt wird. Der Prospektor misst, wie tief der Stempel ist und welche Anstrengungen unternommen wurden, um dies zu tun. Stempelstudien zeigen die Festigkeit des Bodens.Die typische Konstruktion eignet sich für Arbeiten in Tiefen von minus 20 m. Speziell für die Lakhta-Tests wurde ein „Doppelbereichsprojektil“ entwickelt - mit einem verstärkten Kolben. Es gelang ihnen, es in Tiefen von minus 40 m zu tauchen - trotz der Tatsache, dass sich das „Dach der oberen Kotlin-Lagerstätten des oberen Vendian“ auf dem Gelände in einer Tiefe von etwa minus 20 m befindet. Dies bedeutet, dass Tone mit fester Konsistenz bei minus 20 m beginnen. Der Name der Konsistenz ist keine Formalität. Bereits bei minus 40 m ist der Ton so hart, dass es keine Kolben gibt, die einen Stempel hineindrücken können.
Sie drücken nicht in diesen dichten Ton, sie bohren hinein - mit solch ernsthaften Bohrern. Oder so - mit einziehbaren Messern zum Abisolieren des Brunnenbodens:
Beide Bohrer sind gestapelt, und wir werden Ihnen mehr darüber erzählen.Minus 40 - die Rekordtiefe der Briefmarken und nach Berechnungen der Geotechniker die Grenze.Pressiometrische Tests
Unterhalb von minus 40 Metern wurden pressiometrische Geräte verwendet.Das Prinzip seiner Arbeit ist dies. Bereiten Sie den Brunnen im Voraus vor. Dann wird eine elastische Kammer in sie abgesenkt. Auf die Kammer wird Druck ausgeübt, sie nimmt zu und drückt auf den Boden, wonach die Verformung der Dicke durch den Aufprall gemessen wird. Und hier gibt es eine Diskrepanz. Die Kamera drückt horizontal auf den Boden und das zukünftige Gebäude wird vertikal drücken. Es scheint, dass es keinen großen Unterschied gibt, aber das ist nicht so. Wenn Sie mit einem Schichtkuchen zur Analogie zurückkehren, ist dies leicht zu verstehen. Drücken Sie von oben darauf - es kommt zu einer Verformung, und wenn seitlich - zu einer anderen, weil Sie auf eine bestimmte Schicht drücken: Die Creme wird auf die eine Weise komprimiert und der Keks auf die andere.
(Foto von hier )Um zuverlässige Daten aus pressiometrischen Tests zu erhalten, werden Korrekturfaktoren eingeführt und die Werte durch zusätzliche Methoden überprüft - beispielsweise durch statisches Sondieren. Der Rest des Tests ist universell und für Arbeiten in jeder Tiefe geeignet. In Lakhta wurde es in Höhen von minus 25 bis minus 130,5 m verwendet.Das Testergebnis - der Standardwert des Verformungsmoduls betrug mindestens 100 MPa aus einer Tiefe von 30 m und darunter.
Dreharbeiten im Brunnen auf ca. 80 m.Stapel testen
Eine andere Feldmethode ist die Bodenuntersuchung mit Pfählen. Es wurde mit der Osterberg Cell Technologie (O-Cell) durchgeführt. Während des Tests wird der Pfahl in den Boden eingebaut und dann Hydraulikwinden ausgesetzt - er wird von oben und entlang der Seitenflächen gedrückt. Dies zeigt, wie der Pfahl im Boden unter einer Last arbeitet, die mindestens der des Gebäudes entspricht. Der Test gilt als abgeschlossen, wenn einer der drei „Teilnehmer“ versagt: Entweder wird die Grenze der Oberflächenreibung des Pfahls auf dem Boden erreicht (dh seine Tragfähigkeit reicht nicht weiter aus), entweder wird der Pfahl verformt oder die maximale Leistung der Ausrüstung wird erreicht.In Lakhta gab es 4 Teststapel. Der Testprozess dauerte viele Monate. Die Ingenieure warteten geduldig darauf, dass der Stapel unter der wachsenden Last nachließ. Infolgedessen war der Wagenheber der erste, der das Rennen verließ.So zeigte sich, dass ein Haufen 4,5 Tausend Tonnen standhält. Vielleicht mehr, aber es gibt keine Ausrüstung zu überprüfen. Ja, in der Tat ist es nicht notwendig - für einen Stapel unter dem Turm müssen Sie „nur“ 2,5 Tausend Tonnen Gewicht haben.Der Testprozess selbst sieht so aus. Ein störendes Rohr dieser Größe: Es geht
zur Mine:
Dort gibt es einen
Ankerrahmen mit Sensoren und Buchsen: Konkret:
Wir warten, bis es gefriert. Wir drücken Buchsen.?
— , ( ), , , ( ). — .
,
Der Boden gewinnt mit der Tiefe an Dichte. Unter dem "kulturellen" Sand beginnen die schwächsten - Gletscherablagerungen auf See und See. Sie sind leicht, staubig, viskos und duktil. Stellen Sie sich einen "dichten" Sumpf vor - und Sie werden diese Schicht sehen. Es geht bis zur Minus-14-Meter-Marke.Dahinter befindet sich eine haltbarere Moräne mit einer Dicke von 3 bis 8 Metern. Bestehend aus Trümmern, von Kieselsteinen bis zu Felsbrocken. Die Größe potenzieller "Überraschungen" kann durch die Größe des Donnersteins dargestellt werden.
Im 18. Jahrhundert wurde der Sockel für den Bronze-Reiter in ganz Russland durchsucht, aber in Lakhta gefunden. Das Anfangsgewicht beträgt 2 Tausend Tonnen, Abmessungen - 13 m * 8 m * 6 m. Das Gemälde "Blick auf den Beginn der Verarbeitung von Donnerstein. Künstler Jacob van de Schlei, 1770er JahreTrägerschicht
Bei minus 18,9 m beginnen harte Tone mit kleinen Zwischenschichten. Sie gehen auf minus 102,9 m zurück. Diese Dicke beträgt ca. 85 m. - Und dies ist die Basisschicht, das Ziel von Recherchen und Studien. Vor seinem "Dach" - weniger als 20 Meter. Nicht schlecht! Nicht Manhattan, aber wir haben etwas zu vergleichen.. black_semargl – « — », . , , 40 ., – !
. , , , . , . . .
Was ist unter der Trägerschicht? Unterhalb von minus 102,9 m beginnen Sandsteine. Dies ist festes Gestein, seine Festigkeit ist höher als die von Ton.
Sandstein - FelsenDiese Flüsse fließen nirgendwo hin
Endlich - eine Horrorgeschichte mit Belichtung. In den St. Petersburger Medien wandert die folgende Geschichte:„Die Stadt wird von unterirdischen Flüssen gespült ... in der Nähe von St. Petersburg fließen zwei riesige unterirdische Flüsse, fast 50 große und viele kleine. Der größte und längste Fluss fließt unter dem Grund des Finnischen Meerbusens. Sie biegt in Sestroretsk ab und bewegt sich dann unterirdisch entlang der Küste, überquert Petersburg und zieht weiter nach Vsevolozhsk ... “
Die Bürger haben Angst - wenn es in der Nähe von Lakhta einen riesigen Fluss gibt (der sich auf dem Weg herausstellt), wie soll man ihn dann bauen? Sie können es bauen - die Forscher fanden weder den großen noch den kleinen Fluss und erwarteten es nicht. Überschwemmungen mit unterirdischen Flüssen bedrohen Petersburg ebenfalls nicht.
Prinzessin Tarakanova. 1864 Hood. Konstantin FlavitskyDie Grundlage der Geschichte waren wahrscheinlich die besonders verstandenen Informationen über die vergrabenen Paläotäler - das heißt die Betten der ehemaligen Flüsse, die während des Abschmelzens der Gletscher nach dem Ende der Großen Eiszeit in den Finnischen Meerbusen flossen. Jetzt gibt es keinen Wasserlauf mehr in ihnen.
Paläodolina. St. Petersburg ist viel kleiner und - unter der Dicke des Bodens.Im Norden von St. Petersburg ist der vergrabene Kanal ein komplexes geologisches Objekt, 1,5 bis 2 km breit und 25 km lang, mit einem heterogenen Abschnitt und infolge der Bröckeligkeit der Felsen einem hohen Grundwasserspiegel - etwas, das die Bauherren von St. Petersburg seitdem kaum überraschen kann Petra. Wird berücksichtigt, aber keine Angst.
Paläodolina-Schema. Die Daten des FSUE "Mineral" aus dem Artikel von T.N. Nikolaeva, L.P. Graben „Technische und geologische Bedingungen für den Bau in derPaläotalregion im Nordwesten von St. Petersburg“ Das Lakhta Center (roter Pfeil) des Paläotals wird vollständig umgangen, obwohl es relativ nahe ist.- -Das Vertrauen in eine Schicht aus hartem Ton hat seine eigene Taktik. Es wird berücksichtigt, dass ein Wolkenkratzer mit einem Gewicht von 600.000 Tonnen mit einer kleinen Fläche auf den Boden drückt: jede der insgesamt 3 Fundamentplatten - 5700 m². Die meisten vertikalen Lasten werden vom Kern wahrgenommen, dessen Fläche an der Basis etwa 500 Quadratmeter beträgt. m. Wie können die Lasten von der Mitte des Gebäudes umverteilt und die Tragfähigkeit des Bodens maximiert werden? Lesen Sie darüber in den folgenden Beiträgen.-Berater:V.M. Lukin - Projektleiter für Stahlbetonkonstruktionen "Lakhta Center", Ph.D.; R.V. Inamov - Chefdesignspezialist des Lakhta Center, Ph.D. Source: https://habr.com/ru/post/de401085/
All Articles