Lakhta Terra Incognita: la batalla por la sostenibilidad de un rascacielos
Para que crezca un rascacielos, primero debes bajar. Cuanto más alto es el edificio, más profundo es el descenso. Para la construcción del Centro Lakhta, de 462 m de altura, se tuvieron que cavar 40 km de pozos, incluidos hasta 150 metros de profundidad. El post de hoy trata sobre viajar al centro de la tierra.
Petersburgo, 2011 Antes del inicio de la construcción del edificio más alto de Europa, el rascacielos del Centro Lakhta - tres años. Frente a los constructores hay un sitio en Lakhta, en el istmo del Golfo de Finlandia y el derrame de Lakhtinsky. Y pararse aquí en este momento da un poco de miedo.El sitio es una antigua base de arena, el límite de la ciudad y el área del complejo.
Bajo los pies: catorce hectáreas de arena, separadas de la bahía por una franja de bloques de granito.
En el aire: arena, sal y humedad. Ante mis ojos, el horizonte del mar. Al sur está San Petersburgo, al norte está Sestroretsk, nada es visible al oeste, pero hay un camino a Escandinavia: navegarás pasando Kotlin, entre Kotka y Narva, entre Helsinki y Tallin y chocarás directamente con Estocolmo.
Pero estar de pie y mirarlo da miedo, porque aún no está claro si es posible construir un rascacielos aquí, si hay sorpresas bajo tierra en forma de abismo bajo tierra de soporte o cavidades kársticas, o una capa cultural particularmente rica. Es agradable encontrar este último, pero no está en su propia área ...
Formaciones de karst en la región de Leningrado. Aldea RozhdestvenoLos investigadores deben responder todas las preguntas. Se establecerán primero en Lakhta y pasarán tres años aquí. La salida del sitio es a través del plan: qué es subterráneo, qué y cómo apoyarse en la torre.Descubridores
En 2011, muchos investigadores trabajaron en Lakhta. En un sitio más cercano a la bahía, hay un punto de observación para los observadores de aves. Reescribieron la composición cuantitativa y cualitativa y las rutas de los "migrantes de aves" para predecir el impacto del desarrollo en el comportamiento de las aves y desarrollar recomendaciones para la prevención de "accidentes aéreos". Los ambientalistas tomaron medidas sobre el ruido, la composición del agua y el aire, puntos de referencia para evaluar el impacto posterior de la construcción y operación de un rascacielos. Los meteorólogos aclararon los datos sobre el microclima, luego se requerirán para construcciones de diseño, pruebas de aerodinámica, medidas anticongelantes. Arqueólogos ... esta vez, sin descubrimientos.Hoy nos interesan los ingenieros de búsqueda, los descubridores del subsuelo Lakhta.
Su trabajo abarcó la ingeniería de campo y laboratorio y la investigación geológica. Entonces los geotécnicos se conectaron. Detrás de ellos hay cálculos de los diseños de cimientos del complejo. En varias etapas participaron 13 empresas, incluidas las "estrellas" mundiales.Las encuestas de ingeniería y los cálculos geotécnicos fueron realizados por:
Departamento de Construcción No. 299, VNIIG nombrado después B.E. Vedeneeva, IPF nombrada después O.Yu. Schmidt de la Academia de Ciencias de Rusia (sísmica), Petrochemotechnology PI (ecología), TechnoTerra, Unik Firm CJSC (hidrometeorología más radón), Geostroy CJSC, Fugro LOADTEST (pruebas de suelo con pilas), Centro Científico de Geomecánica y Problemas Minería Universidad de Minería, NIIOSP ellos. N.M. Gersevanova (pruebas de laboratorio de suelos), PCB "Inforsproekt" bajo la supervisión científica del académico V.I. Travush, laboratorio de la Universidad Estatal de Moscú M.V. Lomonosov Verificación de cálculos y decisiones de diseño - ARUP.
Suelo no cultivado
Primero, trataremos con la capa cultural, en la que a veces se desentierran los escollos.El siglo XX es la época de la ofensiva revolucionaria del hombre contra la naturaleza, un símbolo del cual se pueden considerar los proyectos de regresar los ríos. Lakhti no pasó por la actividad económica. A partir de los años 30 se extrajo turba aquí, se drenaron los pantanos, y a partir de los años 60 comenzaron a cambiar completamente la costa.
Aluvión Arena - desde el fondo del derrame de Lakhtinsky (Foto de aquí )Nueva tierra - para nuevos barrios. En los planes de la ciudad de Leningrado 1966-1986, a 2 kilómetros del Centro Lakhta, se planeó un "dominante" y un parque, y alrededor (en el sitio de Lakhta-Olgino) - 20 cuartos de desarrollo residencial.
Un modelo de la parte noroeste del distrito de Primorsky, 1975. Foto del libro de N. Mikhailov "Lahti: cinco siglos de historia",Supervisor trimestral )Dominante planificado (flecha verde) y el sitio de construcción actual del Centro Lakhta (flecha azul): una
pantalla de Google
Así que teníamos la intención de implementar la idea de la "Fachada del Mar", haciendo de Leningrado "una hermosa ciudad costera, que abarca el Golfo de Finlandia en un frente ancho" (cita de aquí )***Ni los barrios ni los dominantes se construyeron al final. Pero en 1980 comenzaron a construir una presa, cuya ruta pasó por Sestroretsk y Coltin hacia el sur.
Foto del álbum 1 “Protección de San Petersburgo de las inundaciones. Fotos, eventos, hechos, personas "La curiosidad histórica es que el sitio de construcción del súper rascacielos también contribuyó al megaproyecto con una presa. Aquí, la arena fue almacenada y acondicionada para la construcción de estructuras protectoras. Las montañas de arena alcanzaron una altura de 30 metros, a la par de los edificios de diez pisos en el puerto de Lakhtinsky.
Por supuesto, cuando el pie del primer buscador del Centro Lakhta entró aquí, las "dunas" fueron sacadas. Dejaron la "capa tecnogénica": arena, con un grosor de aproximadamente un metro. Tal base cultural, por supuesto, no representa un valor histórico.***Curiosamente, antes de sacar la arena, ¿alguien logró hacerlo?
Abajo!
La investigación del suelo se puede dividir en tres bloques: campo, laboratorio y cálculos, que se basan en los resultados de los dos primeros.Como dijimos aquí , el suelo es una especie de "pastel de hojaldre". La tarea principal es descubrir en qué marcas se encuentran las diferentes capas y aclarar sus propiedades, realizar pruebas en el campo y en el laboratorio. Para hacer esto, perforar pozos. La probabilidad de "sorpresas" durante la construcción depende directamente de la profundidad y frecuencia de la perforación.
Durante un año, se perforaron más de 200 pozos en el sitio del Centro Lakhta en una longitud total de más de 40 km. La cuadrícula de pozos es de 20 * 20 metros. Esta es la cuadrícula más densa, que se usa solo para casos especiales: edificios únicos construidos en condiciones difíciles del terreno.
Patrón bienProfundidad de perforación: hasta menos 150 metros. No alcanzaron la base cristalina: en Lakhta comienza a profundidades de menos 187 a menos 211 metros.¿Por qué se detuvo la perforación a menos de 150 m?
Para entender dónde detenerse, los SNiP ayudan a los constructores. Ir al escudo o plataforma no es necesario. La profundidad de perforación depende del tamaño del grosor compresible del suelo. Se toma la suela de la pila (ya está en el proyecto en ese momento) y se cuentan 20 metros hacia abajo. Eso es suficiente La quinta pila más profunda debajo de la torre del Centro Lakhta está a menos 82 m. Para confirmar la estructura del espesor del suelo calculada por métodos geofísicos, se perforaron dos pozos a una profundidad de menos 150 metros.
Suelo con conchas
Se perforan pozos para realizar diferentes series de ensayos. Aprende sobre algunos.Sello de tornillo
Se ve así:
Esquema:
Simplificado, un sello es un pistón cuyo cilindro se presiona contra el suelo. El prospector mide qué tan profundo es el sello y qué esfuerzos se han hecho para hacerlo. Los estudios de sellos muestran la resistencia del suelo.El diseño típico es adecuado para trabajos a profundidades de menos 20 m. Especialmente para las pruebas de Lakhta, se ha desarrollado un "proyectil de doble alcance" con un pistón reforzado. Lograron sumergirlo a profundidades de menos 40 m, a pesar de que el "techo de los depósitos de Upper Kotlin del Upper Vendian" se encuentra en el sitio a una profundidad de aproximadamente menos 20 m. Esto significa que las arcillas de consistencia sólida comienzan a menos de 20 m. El nombre de consistencia no es una formalidad. Ya con menos 40 m, la arcilla es tan dura que no hay pistones que puedan presionar un sello en ella.
No presionan en esta arcilla densa, la perforan con taladros tan serios. O tal, con cuchillos retráctiles para pelar el fondo del pozo:
ambos ejercicios son apilados, y le diremos más sobre ellos.Menos 40: la profundidad récord de los sellos y, según los cálculos de los geotécnicos, el límite.Pruebas presiométricas
Por debajo de menos 40 metros, se utilizó equipo presiométrico.El principio de su trabajo es este. Prepara el pozo con anticipación. Luego se baja una cámara elástica. La presión se aplica a la cámara, aumenta y presiona sobre el suelo, después de lo cual se mide la deformación del espesor del impacto. Y aquí hay una discrepancia. La cámara presiona el suelo horizontalmente y el futuro edificio presionará verticalmente. Parece que no hay mucha diferencia, pero esto no es así. Si vuelves a la analogía con un pastel de capas, entonces esto es fácil de entender. Presiónelo desde arriba: habrá una deformación y, si está de lado, otra, porque presionará una capa específica: la crema se comprimirá de una manera y la galleta de otra.
(Foto de aquí )Para obtener datos confiables de las pruebas presiométricas, se introducen factores de corrección, además de que los valores se verifican mediante métodos adicionales, por ejemplo, mediante sondeo estático. El resto de la prueba es universal y adecuada para trabajar a cualquier profundidad. En Lakhta, se usó a elevaciones de menos 25 a menos 130.5 m.El resultado de la prueba: el valor estándar del módulo de deformación fue de al menos 100 MPa desde una profundidad de 30 my menos.
Filmación en el pozo a unos 80 m.Pilas de prueba
Otro método de campo es la prueba de suelo con pilotes. Se llevó a cabo utilizando la tecnología Osterberg Cell (O-Cell). Durante la prueba, la pila se instala en el suelo, luego se expone a los gatos hidráulicos: se presiona desde arriba y a lo largo de las superficies laterales. Esto muestra cómo funciona la pila en el suelo bajo una carga al menos igual a la que tendrá el edificio. La prueba se considera completada cuando uno de los tres "participantes" falla: o se alcanza el límite de fricción de la superficie de la pila en el suelo (es decir, su capacidad de carga no es suficiente), la pila se deforma o se alcanza la potencia máxima del equipo.Hubo 4 pilas de prueba en Lakhta. El proceso de prueba se prolongó durante muchos meses. Los ingenieros esperaron pacientemente a que la pila se aflojara bajo la creciente carga. Como resultado, el gato fue el primero en abandonar la carrera.Entonces se reveló que una pila soporta 4.5 mil toneladas. Quizás más, pero no hay equipo para verificar. Sí, de hecho, no es necesario: para una pila debajo de la torre tendrá que “solo” 2.5 mil toneladas de peso.El proceso de prueba en sí se ve así. Tubo de carcasa, de este tamaño: va
a la mina:
también hay un
marco de armadura con sensores y gatos: Hormigonado:
esperamos hasta que se congele. Presionamos tomas.?
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El suelo está ganando densidad con la profundidad. Debajo de la arena "cultural", comienzan los más débiles: depósitos glaciares de mar y lago. Son ligeros, polvorientos, viscosos y dúctiles. Imagine un pantano "denso", y verá esta capa. Se dirige hacia la marca de menos 14 m.Detrás hay una morrena más duradera, con un espesor de 3 a 8 metros. Compuesto de escombros, desde guijarros hasta rocas. El tamaño de las "sorpresas" potenciales puede representarse por el tamaño de la piedra del Trueno.
En el siglo XVIII, el pedestal para el Jinete de Bronce fue buscado en toda Rusia, pero se encontró en Lakhta. El peso inicial es de 2 mil toneladas, dimensiones: 13 m * 8 m * 6 m. La pintura "Vista del inicio del procesamiento de Thunder-stone". Artista Jacob van de Schlei, década de 1770Capa de soporte
En la marca de menos 18,9 m, comienzan las arcillas duras con pequeñas capas intermedias. Bajan a menos 102,9 m. Este grosor, con un grosor de unos 85 m. - Y esta es la capa base, el objetivo de las búsquedas y estudios. Antes de su "techo" - menos de 20 metros. No esta mal! No Manhattan, pero tenemos algo para comparar.. black_semargl – « — », . , , 40 ., – !
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¿Qué hay debajo de la capa de soporte? Abajo menos 102.9 m, comienzan las areniscas. Esta es una roca sólida, su resistencia es mayor que la de la arcilla.
Arenisca - rocaEstos ríos no fluyen a ninguna parte
Finalmente, una historia de terror con exposición. En los medios de San Petersburgo la siguiente historia vaga:“La ciudad está bañada por ríos subterráneos ... cerca de San Petersburgo fluyen dos enormes ríos subterráneos, casi 50 grandes y muchos pequeños. El río más grande y más largo corre bajo el fondo del Golfo de Finlandia. Ella gira en Sestroretsk y luego se mueve bajo tierra a lo largo de la costa, cruza Petersburgo y sigue a Vsevolozhsk ... "
Los ciudadanos tienen miedo: si hay un gran río cerca de Lakhta (resulta que en el camino), ¿cómo construirlo? Puedes construirlo: los investigadores no encontraron ni el río grande ni el pequeño, y no lo esperaban. Las inundaciones con ríos subterráneos tampoco amenazan a Petersburgo.
La princesa Tarakanova. 1864 Capucha. Konstantin FlavitskyProbablemente, la base de la historia fue la información especialmente comprendida sobre los paleo-valles enterrados, es decir, los lechos de los antiguos ríos que fluyeron hacia el Golfo de Finlandia durante el derretimiento de los glaciares después del final de la Gran Glaciación. Ahora no hay curso de agua en ellos.
Paleodolina San Petersburgo es mucho más pequeño y, bajo el grosor del suelo.En el norte de San Petersburgo, el canal enterrado es un objeto geológico complejo, de 1.5-2 km de ancho y 25 km de largo, con una sección heterogénea y, como consecuencia de la friabilidad de las rocas, un alto nivel de agua subterránea, algo que difícilmente puede sorprender a los constructores de San Petersburgo desde Petra Se tendrá en cuenta, pero sin miedo.
Esquema de paleodolina. Los datos de la FSUE "Mineral" del artículo de T.N. Nikolaeva, L.P. Madriguera "Condiciones de ingeniería y geológicas para la construcción en la región del valle del paleo en el noroeste de San Petersburgo"El sitio del Centro Lakhta (flecha roja) del valle del paleo se desvía por completo, aunque está relativamente cerca.-La confianza en una capa de arcilla dura tiene sus propias tácticas. Tiene en cuenta que un rascacielos que pesa 600 mil toneladas presionará el suelo con un área pequeña: cada una de las 3 losas de cimentación en total: 5700 metros cuadrados. La mayoría de las cargas verticales son percibidas por el núcleo, cuya área en la base es de aproximadamente 500 metros cuadrados. ¿Cómo redistribuir las cargas desde el centro del edificio y maximizar el uso de la capacidad de carga del suelo? Lea sobre esto en las siguientes publicaciones.-Consultores:V.M. Lukin - gerente de proyecto para estructuras de hormigón armado "Lakhta Center", Ph.D .; R.V. Inamov - Especialista jefe de diseño del Centro Lakhta, Ph.D. Source: https://habr.com/ru/post/es401085/
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