Подземный 3D-пазл мегаполиса: как строить в условиях плотной городской застройки
Современные города, особенно мегаполисы с многовековой историей, представляют собой сложнейшую трехмерную головоломку под землёй, где каждый новый проект — это попытка вставить новый элемент в уже перенасыщенное пространство.
О том, как создаются такие инженерные сооружения, и о будущем подземной застройки, «Аргументам недели» рассказал директор по строительству Роман Киптенко. Он имеет опыт управления командами до 3000 сотрудников и реализовал более 1500 объектов в условиях мегаполиса, включая знаковые проекты Москвы: ГМИИ им. Пушкина, «Детский мир», высотки «Москва-Сити» и Высшую школу экономики.
- Роман, с какими проблемами можно столкнуться при строительстве инженерных коммуникаций под землёй в больших городах?
- Под крупными городами с многовековой историей находятся десятки «культурных слоев» — от древних захоронений до фундаментов снесенных зданий и неучтенных коммуникаций. К примеру, при строительстве теплового канала в Москве, в районе «Дома актера» была обнаружена целая сеть купольных подвальных помещений. При работах около здания посольства Непала был найден неизвестный ранее погост.
Многие улицы в Москве расширялись, здания передвигались, но старая инженерная инфраструктура оставалась под землей. Историческая застройка могла оставить не только культурные объекты, но и опасные зоны. Такие, как захоронения отходов, участки с повышенной радиацией и прочее.
- Какие решения можно применять при строительстве подземных коммуникаций?
- Можно применить закрытый (бестраншейный) способ строительства — метод, при котором подземные коммуникации прокладываются без вскрытия поверхности на всем протяжении трассы. Это как «подземный тоннель» для труб и кабелей, когда на поверхности видны только начальная и конечная точки.
Такой метод позволяет сократить затраты на 30-50% по сравнению с традиционным способом рытья траншей. При таком способе строительства не нужно перекрывать улицы. Таким образом можно сохранить движение городского транспорта и пешеходов. Закрытый метод также позволяет минимизировать воздействие на городскую среду, не повреждать зеленые насаждения и асфальт. Сроки работ значительно сокращаются. Строительство проходит в 2-3 раза быстрее.
Однако у закрытого метода есть существенное ограничение — та же проблема «подземных сюрпризов».
Так, при бурении под землей обнаруживаются непредвиденные препятствия — старые фундаменты, неучтенные коммуникации, археологические объекты и прочее. Приходится останавливать работу, вскрывать поверхность и переходить к открытому способу. Это, как если бы вы планировали пройти насквозь между точками А и Б, но обнаружили на пути стену и вынуждены обходить её сверху. Результат — удвоение себестоимости и сроков.
Технологическими решениями являются современные установки для горизонтального бурения, микротоннелирования и проходческие щиты. Они позволяют прокладывать подземные коммуникации без рытья траншей, но их эффективное использование возможно только при наличии точной информации о подземном пространстве. Это требует тщательного предпроектного изучения: геологоразведки, анализа исторических данных и использования георадаров.
- С какими ещё проблемами Вы сталкиваетесь в своей работе?
- В крупных городах подземные коммуникации эксплуатируют до 30-40 различных организаций. Среди них — Водоканал, различные электросетевые компании, теплосети, газораспределительные организации, операторы связи, метрополитен и другие. Каждая из них действует в своих интересах, часто не координируя планы с остальными участниками.
Каждая организация устанавливает собственные требования по охранным зонам (минимальным расстояниям до своих коммуникаций). Например, от газопровода до водопровода должно быть определенное расстояние, от водопровода до электрокабеля — другое. При этом все перестраховываются и стремятся ужесточить требования. В итоге в плотной городской застройке становится практически невозможно разместить новые коммуникации, соблюдая все нормативы.
Для прокладки даже небольшого участка подземных коммуникаций требуется получить согласование от всех организаций, чьи интересы могут быть затронуты. Отсутствие унифицированных требований и единого центра согласований увеличивает этот процесс в 2-3 раза по сравнению с оптимальным. Это, как если бы для ремонта в квартире нужно было получить разрешение от каждого соседа, причем у каждого из них свои требования.
Бюрократические процедуры могут составлять до 50% стоимости строительного проекта. Это включает затраты на многочисленные согласования, разработку дополнительной документации о безопасности, при невозможности соблюсти все нормативы, а также время, потраченное на эти процессы. В конечном итоге все эти затраты переносятся на конечного потребителя через тарифы.
Отсутствие единой эксплуатирующей организации приводит к тому, что каждая структура стремится максимально обезопасить свои коммуникации, устанавливая завышенные требования к охранным зонам. Если бы была одна организация, отвечающая за все коммуникации, она могла бы найти оптимальный баланс между безопасностью и эффективным использованием пространства.
- В современном мире должно быть достаточно технологий для того, чтобы перед началом работ выявить «подземные сюрпризы» и быть готовыми к этому. Неужели это не так?
- К сожалению, профессиональным девизом строителей подземных сооружений, как и у медиков, стала поговорка: «Вскрытие покажет». Несмотря на наличие электронных планов городов, они часто содержат серьезные неточности. Например, труба водопровода на плане может быть обозначена в одном месте, а фактически проходить на несколько метров в стороне. Это как навигатор, который показывает улицы, но не всегда учитывает недавно появившиеся дома или перекрытые проезды.
Решить проблему могли бы современные технологии информационного моделирования зданий BIM (Building Information Modeling), с помощью которых создаётся точная цифровая копия подземного пространства. Однако их внедрение осложняется разрозненностью архивов (у каждой из 40 организаций свои данные) и отсутствием единой системы координат. Это, как если бы каждый ведомственный архив хранил части одной карты, но с разными масштабами и системами обозначений.
Особенно недостоверны данные, нанесенные в 90-е годы, когда в условиях экономического кризиса и организационной неразберихи документация велась с большими погрешностями. Фактическое положение коммуникаций может отличаться от документированного на 5-10 метров, что критично в условиях плотной застройки.
Для создания по-настоящему точной 3D-модели подземного пространства необходима организация, которая взяла бы на себя координацию этого процесса, но сейчас такой структуры нет. Каждая организация заинтересована только в своем участке «подземного пазла», а целостной картиной никто не занимается.
- Давайте подведём итог. Какие инновации, на Ваш взгляд, нужно применить для решения проблем с подземным строительством?
- Необходима унификация требований для всех подземных коммуникаций и сооружений. Сейчас каждая организация (электросети, водоканал, теплосети и др.) устанавливает собственные правила размещения и эксплуатации своих коммуникаций. Правильно было бы создать единые стандарты для всех типов подземных сооружений, чтобы они были совместимы между собой как детали конструктора. Это позволит значительно упростить проектирование и снизить затраты на согласования.
Нужно развивать многоуровневое подземное пространство. Вместо размещения всех коммуникаций на одном уровне (как сейчас) можно распределить их по вертикали: например, водопровод на одной глубине, электрические кабели — на другой, канализация — на третьей. Это радикально увеличит доступное подземное пространство, подобно тому как многоэтажные дома увеличивают полезную площадь застройки.
Количество коллекторов нужно увеличивать. Вместо прокладки каждой коммуникации отдельно, размещать их в специальных тоннелях (коллекторах), где в одном пространстве организованно проходят сразу несколько видов инженерных сетей. Это упрощает доступ для обслуживания и экономит место, как если бы все провода в квартире прокладывались в специальных кабель-каналах, а не по отдельности.
Необходимо создание единой службы эксплуатации подземных коммуникаций. Сейчас до 40 разных организаций управляют своими подземными сетями, что создает хаос и бюрократию. В идеале нужно создать одну организацию, которая будет отвечать за все подземные коммуникации города. Это, как если бы вместо множества ЖЭКов и управляющих компаний, в одном районе была бы одна организация с едиными стандартами.
И, конечно же, нужно использовать современные технологии для создания точных 3D-моделей. Необходимо разработать детальную цифровую модель всего подземного пространства города, где каждая труба, кабель и сооружение имеют точные координаты. Это позволит заранее выявлять потенциальные конфликты при проектировании и избегать дорогостоящих переделок при строительстве.
- Каким Вы видите будущее подземного пространства городов?
- Уже сегодня активно развивается тенденция размещать под землей не только трубы и кабели, но и торговые центры, парковки, музеи. В Москве примеры таких решений можно увидеть под Манежной площадью и на других объектах. Это направление будет активно развиваться из-за дефицита и дороговизны земли на поверхности.
В будущем города могут получить целые подземные улицы со своей инфраструктурой, соединяющие ключевые объекты города. Уже сейчас в столице существуют протяженные подземные переходы между станциями метро и торговыми центрами, и эта сеть будет только расширяться.
Необходима единая стратегия развития подземного пространства города, а не точечные решения от разных организаций. Это как градостроительный план, но для подземной части города, позволяющий избежать хаотичной застройки под землей.
При правильной организации подземного пространства стоимость строительных работ может снизиться в 2-3 раза за счет уменьшения бюрократических процедур, предотвращения коллизий при строительстве и более эффективного использования территории.
В мире уже есть примеры многоуровневых подземных решений. Так, в Монреале существует подземный город RESO протяженностью 32 км. В Токио и Сингапуре активно развиваются многоуровневые подземные комплексы, включающие транспортные узлы, торговые площади и общественные пространства. Такой опыт может быть адаптирован для российских мегаполисов с учетом исторических особенностей застройки.