Подземное строительство в стесненных условиях. Часть 2
Частью общего проекта Центральная Артерия/Туннель стало пересечение трассой туннеля комплекса трех зданий с общим историческим названием «Русская гавань», сложившимся в конце ХIX в., когда в Бостон приходили торговые корабли из России. В состав комплекса входили здания «Русское», «Графическое искусство», «Тафтс».
4. ТУННЕЛЬ ПОД «РУССКОЙ ГАВАНЬЮ» В БОСТОНЕ
Соприкасаясь со зданием «Тафтс», открытым способом с поверхности строилась стартовая полость длиной 30 м для начала экскавации туннеля. Автомобильный туннель проходит под «Графическим искусством» и «Русским зданием» с очень небольшим клиренсом между фундаментами зданий и кровлей туннеля (рис. 23).
Туннель имеет сдвоенную «бинокулярную» форму, минимизирующую его общую ширину. Центральная стена разделяет противоположные полосы дорожного движения и позволяет создать на регулярных расстояниях аварийные ниши укрытия людей, а также применить постадийную экскавацию туннеля с опережением одной его полосы над другой. Такое решение уменьшило воздействие на здания.
Здания высотой по семь этажей, стальной рамной конструкции с кирпичными на граните фасадами установлены на группах деревянных свай длиной 14 м, которые поддерживают гранитные блоки и колонны зданий. Туннель располагается по диагонали под зданием «Русское», пространством между зданиями и далее под средним зданием «Графическое искусство». Важными заботами строителей была безопасность жильцов и пользователей зданий, защита исторической ценности структур и поддержание в действии средств инфраструктуры комплекса.
До начала экскавационных работ было проведено замораживание пород на площади 32,5 м2 на глубину 7,6 м и установлены мини-сваи, на которые распределялись нагрузки зданий, подрабатываемых туннелем. Температура замороженных грунтов составляла от -10 0 С до -15 0 С. После того как эффективность заморозки подтвердилась, появилась возможность увеличить расстояние между решетчатыми фермами крепи туннеля до 1,1 м.
Экскавация туннеля проводилась через очень слабые отложения наносов мощностью 1,5–4,6 м, органических илов мощностью до 3 м и пластичных «голубых» глин мощностью от 3 до 9 м. Ниже глин залегают очень плотные илы, ледниковые пески. Во время экскавационных работ существующие сваи срезались. В дальнейшем устанавливались новые сваи, а грунты усиливались набрызг-бетоном, создавая вместе со сваями постоянную поддерживающую систему (рис. 24–26).
В качестве временной крепи туннеля на расстоянии 76 см друг от друга устанавливались арочные решетчатые фермы и два слоя металлической сетки, покрываемые набрызг-бетоном с толщиной слоя 300 мм(рис. 27). Постоянной крепью туннеля и его центральной стенки служил монолитный бетон.
При строительстве туннеля проводился мониторинг вертикального сдвижения колонн зданий, оно достигало 5–10 мм. Эти и другие данные согласовывались с владельцем здания. После окончания работ были определены общие сдвижения земли на участке строительства. Они ранжировались от 6 мм оседания до 46 мм подъема для здания «Русское» и от 15 мм оседания до 41 мм подъема для здания «Графическое искусство». Определялся ущерб, нанесенный зданиям. Наблюдаемые трещины в основном не превышали 1 мм, что соответствовало нормативам косметического ущерба.
5. СТРОИТЕЛЬСТВО НОВОГО ЗАЛА «КАРНЕГИ ХОЛЛА» В НЬЮ-ЙОРКЕ
В 1998 г. было принято решение о строительстве в Нью-Йорке дополнительного подземного зала всемирно-известного центра музыкальной культуры «Карнеги Холл». Новый зал получил название «Занкель-Холл» и был сооружен расширением существующих коммерческого кинотеатра и подземного центра театрального образования с углубкой на 3,7–9,1 м подвальной части исторического восьмиэтажного здания (рис. 28).
Перед началом работ 30 колонн, поддерживающие кирпичную структуру вековой давности, были удалены, другие углублены на 4,9 м до нижнего уровня нового фундамента. Почти 5,4 тыс. м3 скального грунта под существующим зданием было извлечено с помощью буровзрывных работ, гидромолотов и химически расширяемых реагентов. Погрузка пород выполнялась вилочными автопогрузчиками (рис. 29).
Транспортировка отбитой породы и оборудования производилась гидравлическим лифтом грузоподъемностью 20 т по вертикальной шахте с размерами в плане 2,7 х 3,7 м, проходящей от уровня экскавации через существующее здание на поверхность. В результате был сооружен зал длиной около 30 м, шириной 17 м. Потолок над сценой имеет высоту более 9 м.
Существующий зал, находящийся над подземной строительной площадкой, во время работ поддерживался 12 колоннами и балками перекрытия. Нагрузка на них передавалась через домкраты. Бетонными плитами в новом зале были выделены три уровня: нижний, партера и мезонина. В плите нижнего уровня установлены 72 винтовых домкрата для поддержания сцены.
Для проектирования и строительства зала были привлечены специалисты по видео- и аудиодизайну, освещению, звукозаписи. Под потолком располагаются фермы, поддерживающие осветительные приборы, звуковую систему и акустически отражающие панели, оборудованные мембранами и тефлоновым звукопоглощающим покрытием. Эти фермы могут подниматься и опускаться, что позволяет обойтись без лестниц для их обслуживания.
Специальные акустические системы изолируют новый зал как от шума и вибрации расположенных поблизости станций метро, так и от главного зала, находящегося над новым залом. В этих же целях потолок последнего подвешен на вибрационных изоляторах.
В новом зале с эллиптическими стенами, имеющем площадь более 500 м2 и содержащем 650 мест, пол может быть трансформирован серией подъемников в плоский для разнообразных представлений, оркестровых репетиций или образовательных программ. Сцена может располагаться в конце зала (с оркестровым колодцем или без него) или в центре. Плаформы, на которых установлено по 24 кресла, передвигаются на пневмоподъемниках (рис. 30, 31).
Имеются коммуникационные системы для записи и трансляции театральных событий по радио, телевидению или Интернету. Сооружен также новый грузовой лифт, обслуживающий новый и главный залы. Новый зал имеет отдельный вход с улицы и фасад, соответствующий историческому зданию. Внешний вид последнего полностью сохранен.
6. РАСШИРЕНИЕ БИБЛИОТЕКИ МОРГАНА В НЬЮ-ЙОРКЕ
Библиотека Моргана (Morgan Library), которая считается одним из самых больших сокровищ Нью-Йорка, была основана банкиром Д. П. Морганом в 1906 г. и сделалась общедоступной в 1928 г., когда сын основателя Д. П. Морган-младший построил новое здание, связанное с основным. С 1980 г. библиотека предпринимает меры к увеличению демонстрационных площадей. Библиотека содержит коллекцию из 350 000 работ, включая некоторые мирового значения драгоценные редкие раскрашенные рукописи, древние художественные печати с Ближнего Востока, репродукции, ноты, рисунки и книги. К 1990-м гг. развитие и рост библиотеки потребовали ее расширения, условием которого было сохранение исторического облика и архитектурного значения библиотечного комплекса (рис. 32).
Задачами расширения библиотеки являлось создание хранилищ редких материалов, хорошо оборудованной аудитории для лекций, концертов и образовательных программ, а также приемного центра, где формируются группы посетителей. При этом территория библиотеки на могла быть увеличена за счет окружающих улиц. Любые изменения и дополнения должны были выполняться только в пределах существующего периметра и только с предельным вниманием к соседним историческим структурам.
Глубина экскавационных работ составила 17 м, их общий объем достиг 46,5 тыс. т.
Половину комплекса составляет подземная часть глубиной 17 м, площадью 2,4 тыс. м2 , создающая на пяти этажах дополнительное пространство для хранилища и библиотечных операций и не заслоняющая соседние исторические здания. Подземный атриум (большое открытое пространство внутри здания) ведет к аудитории на 275 мест и хранилищу (рис. 33). На рис. 34 показана модель расположения новых зданий, встроенных в существующий комплекс библиотекиМоргана. Сохранность коллекций искусства обеспечивается контролем температуры и влажности. Новый читальный зал имеет прозрачную крышу, позволяющую обеспечить внутреннее пространство естественным светом. На рис. 35 показано, в каких стесненных условиях строителям пришлось вести экскавационные работы.
Статья была опубликована в июльском номере журнала «Наука и техника» за 2019 год