Сериал про подземелье. Геологи готовят 3D-модель петербургских «глубин»
Трехмерную цифровую модель старой Москвы, включающую наземное пространство и все, что под землей, специалисты используют уже несколько лет. А скоро подготовят подобный объемный «слепок» в ее нынешних пределах... утерев нос нашему городу. Ведь в основе такого подхода лежат давние идеи ленинградцев, оставшиеся нереализованными (наша газета об этом рассказывала). Сравнивать мегаполисы сложно – условия разные, и все же достучаться до Смольного, предлагая пойти по тому же пути, удалось и нашим геологам. Часть создаваемой ими 3D-модели геологического строения Петербурга, необходимой для разработки объемного генерального плана города, была рассмотрена на состоявшемся недавно совещании. И получила – при всех замечаниях – одобрение.
Примерно так выглядело бы в начале работ подземное пространство в районе площади Восстания. Но и этот проект, предусматривающий строительство в ее недрах многоуровневой транспортной развязки с торговым центром, не был реализован. / ФОТО Антона ВАГАНОВА/ТА
Шедевры не трогать!
Хотим мы того или нет, использовать такой ценный ресурс, как подземное пространство, все-таки приходится. Даже Петербургу, где на каждом шагу – шедевры архитектуры, да и других препятствий хоть отбавляй. Это технически сложная работа, требующая огромных средств. А главное – понимания того, как устроено пространство, что у нас под ногами, с точки зрения геологии.
Такого понимания до сих пор не хватает. При этом расти ввысь, подобно Москве, наш город вынужден осторожно, дабы не портить всемирно известную историческую панораму. А расползаться вширь, становясь трудноуправляемым, может до известных пределов. Потому-то и здесь все больше объектов уходит «поглубже»: торговые заведения, парковки, тоннели. Хотя себестоимость их существенно выше наземных, а увлажненные грунты города нередко препятствуют такой работе.
Делать это увереннее позволяет трехмерная визуализация всего городского подземелья с учетом геологической среды, а также имеющихся коммуникаций и подземных сооружений. Такой инструмент готовила в свое время Тоннельная ассоциация Северо-Запада («Город под ногами» – «СПб ведомости», номер от 12 января 2021 г.), но Смольный им не воспользовался. Зато другая объемная модель строения петербургских недр чиновников, похоже, привлекла.
Создают ее сотрудники Всероссийского научно-исследовательского геологического института (ВСЕГЕИ) во главе с ведущим специалистом одного из его отделов Николаем Филипповым. Этот пилотный проект они выполняют на федеральные средства (40 млн рублей, из которых 15 млн уйдет на 3D-модель) в рамках задания по государственному картированию. Институт обязался передать «Роснедрам» два листа обновленных геологических карт масштаба 1:200 000, охватывающих центральную часть Петербурга. А градостроители получат объемную модель строения его подземного пространства.
Начальный этап этой большой трехлетней (2021 – 2023 гг.) работы геологи презентовали на упомянутом совещании. Оно прошло во ВСЕГЕИ при участии сотрудников Петербургского метрополитена, Научно-исследовательского и проектного центра генплана Санкт-Петербурга, профильных комитетов Смольного. И никого вроде не удивило, что разработать трехмерную модель подземного пространства урбанизированной территории поручили институту, который решает совсем иные задачи. Как это вышло?
Китай уходит под землю
Рассказывает кандидат геолого-минералогических наук заслуженный геолог РФ Николай Филиппов: «В 2009 году был издан Геологический атлас Санкт-Петербурга, в работе над которым участвовала специализированная фирма «Минерал», где я раньше работал. Мы повезли его в Китай на международный симпозиум и попали в Институт геологии Шанхая. Оказалось, что этот мегаполис, сопоставимый по размерам и геологии с нашим городом, давно проектирует и строит объекты, в том числе под землей, применяя цифровое объемное картографирование».
Загоревшись этой идеей, петербуржцы занялись тем же. Но уже тогда стало понятно, что она требует большой подготовки и отдельного финансирования.
Между тем комитет по природопользованию Смольного приступил к созданию цифрового фонда геологической информации. «Цифровизацию» городских недр следовало начинать с формирования базы данных: 3D-модель должна опираться на хорошую геологическую изученность. А где почерпнуть такие сведения? В геологических отчетах и фондах. Зарывшись в эти бумаги, геологи собрали значительный массив информации, касающейся около 9 тысяч скважин разного назначения и глубины (от 100 метров и ниже), пробуренных на территории города в разные годы начиная с 1950-х годов.
Такую работу в Петербурге до этого мало кто проводил. Подобный «свод» многолетних параметров, да и то с упором на геодезию, накопил разве что ленинградский Трест геодезических работ и инженерных изысканий (ныне – самостоятельная организация).
А вот следующий шаг – создание трехмерной модели – сделан не был. И когда бывший «минераловец» перешел во ВСЕГЕИ, руководители института, имевшего опыт построения подобных моделей, тут же ухватились за его предложение.
Напрямую подтянуть федеральные деньги для такой работы они не могли. Но нашли «сверху» поддержку. Часть выделенных для геологического картирования средств «Роснедра» направили на разработку нужной нашему городу компьютерной модели. С расчетом на то, что петербуржцы подготовят для своих последователей методические рекомендации.
Но собрать базу данных – полдела. Следовало еще унифицировать их, подогнав под общую основу, и распределить по возрасту геологических отложений. И это была уже не рутинная, а серьезная аналитическая работа, требующая куда больше времени.
Тем не менее дело пошло. Группа Филиппова (два геолога и айтишник) занялась им в апреле нынешнего года. А осенью представила в первом приближении объемную модель геологического строения Петербурга (точнее, определенной ее части), выполненную с применением отечественного программного продукта.
Черные сланцы и белая зависть
«Посмотрите: так выглядит блок-диаграмма геологического строения одного из участков центра города», – демонстрирует картинку на экране компьютера Николай Борисович.
Перед глазами возникает «слоеный пирог»: от кровли Осташковской морены, верхнего горизонта, до более глубоких дочетвертичных образований. Человеку несведущему этот объемный «фильм» про недра, требующий продолжения, ни о чем не расскажет. Но знаток, скользнув взглядом, отметит: ага, здесь нормальный грунт, а тут – опасные для строителей плывуны, касаться которых не стоит. По крайней мере без технологий, обеспечивающих гидроизоляцию, надежность конструкций и фундаментов, долговечность трубопроводов.
Скважины, послужившие источником сведений, распределены по городу неравномерно. Но их хватает, чтобы сделать 3D-модель, уверяют во ВСЕГЕИ. По словам специалистов, структура геологических отложений в разных частях Петербурга различная. В его южных районах – известняки и черные сланцы с органическим веществом, встречаются карстовые пустоты. А на севере города – более прочные вендские отложения, но есть и палеодолины, с которыми связаны строительные риски.
Листы пересматриваемых геологами карт охватывают также устье Невы и «кусок» морской акватории, где никаких скважин отродясь не бывало. Как же так? Специалисты об этом думают. Скорее всего, будущим летом им предстоит «прочертить» там сейсмические профили (такое оборудование в институте имеется), получив дополнительную информацию.
Наполняя модель новыми данными и оттачивая этот цифровой инструмент (как это делают ныне в Хельсинки), геологи будут двигаться дальше. А в том, что он имеет колоссальное прикладное значение, помогая ориентироваться в пространствах, простирающихся под ногами, не сомневается уже никто. Хотя бы потому, что отсутствие такого инструмента породило массу ошибок при сооружении ряда петербургских объектов. Это и Ладожский вокзал, где из-за пренебрежения геологией подтапливало грунтовыми водами подвальные помещения, и клиника МЧС на улице Оптиков (та же беда), и новое здание Мариинского театра.
Планы освоения подземелья мегаполиса нужно увязывать с состоянием грунтов и окружающей застройкой. А чтобы резервировать такие участки в обжитых местах города и строить объекты под землей на новых территориях, нужен трехмерный генплан Петербурга, убеждают специалисты. Он же в свою очередь немыслим без качественной геологической 3D-модели, которая ляжет в основу межведомственного проекта по цифровой трансформации ряда важных городских отраслей.
ПРЯМАЯ РЕЧЬ
Анатолий БОГДАНОВ, начальник управления фонда пространственных данных и инженерных изысканий ГКУ «Центр информационного обеспечения градостроительной деятельности»:
– Недооценка геологических факторов порой становится причиной ошибочных выводов и неверных решений. Это приводит к аварийным ситуациям – подобно той, что случилась в 1974 году на перегоне метро между станциями «Лесная» и «Площадь Мужества» в результате разрушительного воздействия плывуна. Точнее, из-за недооценки проектировщиками и строителями масштабов процессов, происходивших под землей.
Имея в ту пору 3D-модель геологического строения, которая учла бы нагрузки, создаваемые подземной рекой на сооружения тоннеля, и оценив риски, никто бы не решился вновь пройти через русло подземной реки, ограничив распространение плывуна путем заморозки пород у стен тоннеля. Но такого инструмента эффективной и мобильной оценки рисков, увы, не было.
3D-модели инженерно-геологического строения территории – универсальные инструменты. В их базу данных входит информация, касающаяся свойств грунтов и процессов, происходящих ниже уровня земли, что прямо и косвенно влияет на строительную деятельность. Чем больше факторов учитывает такая модель, тем выше ее информативность, а это позволяет оценивать процессы и строить прогнозные модели, на основе которых дается оценка, рассчитываются риски строительства объектов, находящихся под землей или опирающихся на глубокие фундаменты (таких как «Лахта-центр»).
Эффективность этого инструмента с каждым годом будет расти. Ведь свободные территории в городе заканчиваются, и нужно заниматься реновацией малоэтажной застройки, проектируя многоэтажные комплексы с подземными паркингами и другими пространствами под землей.
В 2014 году городской комитет по градостроительству и архитектуре выступил заказчиком экспериментальных работ по созданию подобных 3D-моделей эталонных участков. Техзадание готовилось на основе опыта построения таких моделей в Москве и Казани. В рамках госконтракта подрядчик проанализировал исходные данные на территории более 40 кв. км и привел их к нормативным требованиям. Эту информацию используют ныне изыскатели. Но дальнейшие работы остановились: модель создавалась на зарубежном программном продукте – отечественного для многоуровнего моделирования тогда не было.
Теперь есть. Создание такой трехмерной модели в Петербурге продолжилось с учетом особенностей геологического строения города. Разрабатывает ее ВСЕГЕИ.
Мне кажется, этот опыт нужно использовать при подготовке инженерно-геологической объемной модели, так как геологические процессы, проходящие на «строительных» глубинах, влияют и на горные породы, лежащие ниже. А базу данных таких моделей имеет смысл дополнить сведениями из Фонда материалов топографо-геодезических работ и инженерных изысканий. Наполняя модель более глубоким содержанием, можно увидеть, в каких слоях залегают подземные сооружения (тоннели, паркинги, объекты метрополитена), фундаменты наземных объектов и какое влияние оказывает на них геологическая среда.
Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 226 (7063) от 02.12.2021 под заголовком «Сериал про подземелье».
Комментарии