Methods of laying water supply and sewerage networks in dense urban development and large metropolitan areas and the features of their application

Введение

Сети водоснабжения и водоотведения — самая протяжённая и самая дорогая часть подземной инфраструктуры города. Только система водоотведения Санкт-Петербурга включает свыше 9,4 тыс. км канализационных сетей, около 279 км тоннельных коллекторов и более 240 канализационных насосных станций, обслуживающих более 5,3 млн жителей [3]. Значительная часть этих сетей уложена во второй половине XX века и уже выработала нормативный срок службы. Износ сетей водоснабжения по стране оценивают в 75 % [10], а нормативный темп замены — около 5 % в год — большинство городов не выдерживает.

Стоит также отметить, что за последние годы существенно изменились условия производства работ — подземное пространство центральных районов мегаполиса насыщено инженерными коммуникациями, плотность которых в отдельных сечениях достигает 10–15 сетей на один поперечный профиль улицы. Традиционный открытый способ прокладки в таких условиях сопряжён с длительным перекрытием проезжей части, риском повреждения смежных коммуникаций, осадками фундаментов прилегающих зданий и значительными косвенными потерями для городской экономики.

Тем самым проектировщик в плотной застройке лишается права на единственное типовое решение: на одной трассе ему приходится выбирать между несколькими технологиями, каждая из которых пригодна лишь на своём участке. Цель работы — систематизировать способы прокладки сетей водоснабжения и водоотведения, показать особенности их применения в стеснённых условиях и выработать систему критериев, на которую этот выбор может опереться. Задачами исследования являются классификация способов прокладки, анализ действующей нормативной и сметно-нормативной базы, а также проверка предложенных критериев на конкретном объекте плотной городской застройки.

Основная часть

Условия плотной застройки. Стеснённые условия для линейного подземного объекта складываются из трёх групп ограничений. Градостроительные ограничения связаны с дефицитом свободного подземного пространства: требуется выдерживать нормируемые расстояния по горизонтали и вертикали до существующих сетей, фундаментов зданий и сооружений, опор и зелёных насаждений [20], причём ориентировочно для водопровода и напорной канализации расстояние до фундаментов составляет 5 м, для самотечной канализации — 3 м. Охранные зоны объектов культурного наследия и метрополитена требуют согласований и, как правило, исключают открытую разработку грунта, а полное перекрытие магистральной улицы на срок свыше нескольких суток недопустимо.

Инженерно-геологические ограничения для Санкт-Петербурга определяются водонасыщенными слабыми глинистыми грунтами, ленточными глинами и суглинками текучей и текучепластичной консистенции, погребёнными торфами, намывными территориями и высоким уровнем подземных вод, нередко 0,4–1,2 м от поверхности. Пылеватые и мелкие пески при гидродинамическом давлении переходят в плывунное состояние [6]. Разработка котлованов и траншей открытым способом в таких грунтах требует шпунтового ограждения, водопонижения либо замораживания, что существенно увеличивает сметную стоимость и повышает риск дополнительных осадок сооружений окружающей застройки.

Эксплуатационные и экологические ограничения включают недопустимость длительных перерывов водоснабжения и водоотведения, нормирование шума, вибрации и пылеобразования, а также необходимость вывоза избыточного грунта. Допустимые уровни звука и вибрации на территории жилой застройки нормируются круглосуточно [12], для интервала с 23:00 до 7:00 значения жёстче — 45–60 дБ против 55–70 дБ днём. Поверх санитарного нормирования действует региональный запрет по времени суток: в Санкт-Петербурге строительные, ремонтные и погрузочно-разгрузочные работы не допускаются в будние дни с 22:00 до 8:00, в выходные и праздничные — с 22:00 до 12:00 [9]. Запрет не распространяется на ликвидацию аварий, чем и объясняется различие режимов: аварийная перекладка ведётся круглосуточно, плановая — только в разрешённые часы, что напрямую влияет на продолжительность работ. Складировать избыточный грунт на площадке негде, вывоз ведётся сразу по мере разработки, а обратная засыпка нередко выполняется привозным песком.

Классификация способов прокладки. Действующий свод правил [14] разделяет все методы на две базовые группы — открытый и закрытый способы. С точки зрения инженерной практики целесообразна более развёрнутая классификация, включающая открытый (траншейный) способ, закрытый (бестраншейный) способ прокладки новых сетей, коллекторный (тоннельный) способ и технологии бестраншейного восстановления действующих трубопроводов.

Открытый способ. Он состоит в разработке траншеи или котлована с последующей укладкой трубопровода, устройством основания и обратной засыпкой. В стеснённых условиях способ реализуется с инвентарными щитовыми креплениями при глубине до 3–5 м, со шпунтовым ограждением при высоком уровне подземных вод, с искусственным замораживанием или инъекционным закреплением грунтов, а также в виде совмещённой прокладки нескольких сетей в общей траншее, сокращающей площадь вскрытия. При глубине до 3–4 м и отсутствии помех открытый способ дешевле остальных по прямым затратам, а укладка и основание контролируются визуально на всём протяжении. В плотной застройке соотношение меняется: доля затрат на восстановление благоустройства и дорожных покрытий достигает 30–50 % стоимости объекта, при этом косвенные потери сопоставимы по величине с прямыми затратами и в сметной документации не учитываются.

Закрытые способы прокладки новых сетей. При проколе и вибропроколе труба или рабочий орган вдавливается в грунт и уплотняет его вокруг себя, грунт не выбирается; диаметры до 400–500 мм, длина до 40–60 м. Метод применяется для футляров под дорогами и вводов в здания, требует связных грунтов средней плотности и неприменим в сильно обводнённых грунтах. Продавливание отличается тем, что трубу задавливают с разработкой и удалением грунта из её полости при диаметрах 500–1720 мм и длине захватки 40–100 м; требуются рабочий и приёмный котлованы с упорной стенкой. Шнековое бурение ведётся буровой головкой с удалением грунта шнеком внутри задавливаемой обсадной трубы при диаметрах 300–1400 мм и длине до 80–100 м, однако уклон выдерживается неточно, поэтому для самотечных коллекторов метод малопригоден [2].

Горизонтально направленное бурение выполняется в три стадии: бурение пилотной скважины по проектной криволинейной траектории с непрерывным определением положения буровой головки, последовательное расширение скважины и протягивание плети трубопровода. Метод регламентируется сводом правил [18], допустимы диаметры до 1200–1400 мм при длине переходов от нескольких десятков метров до 1,5–2 км. Основная область применения — напорные трубопроводы, футляры, переходы под реками, каналами, магистралями и историческими объектами. Главное преимущество состоит в том, что поверхность почти не нарушается: требуются только две небольшие площадки в начале и конце перехода. Ограничениями служат неприменимость для самотечных сетей с жёстким уклоном и риск выхода бурового раствора на поверхность при малой глубине заложения [1].

Микротоннелирование — механизированная проходка микрощитовым комплексом с дистанционным управлением, активным пригрузом забоя, удалением породы гидро- или шнековым транспортом и одновременным домкратным задавливанием железобетонных, стеклопластиковых или полимербетонных труб диаметрами 250–3000 мм при длине захватки 100–500 м. Ось выдерживается с точностью до нескольких сантиметров, поэтому метод основной для самотечных канализационных коллекторов в мегаполисах; порядок работ и требования к результатам установлены стандартом организации [23]. Ограничениями выступают высокая стоимость мобилизации комплекса и потребность в рабочих шахтах диаметром 5–10 м. Щитовая проходка тоннелепроходческим механизированным комплексом с обделкой из железобетонных блоков или чугунных тюбингов применяется при диаметрах от 2 до 6 м и больше; этим способом сооружаются магистральные канализационные тоннельные коллекторы глубокого заложения.

Коллекторный способ. Он предполагает размещение нескольких инженерных сетей в общем проходном или полупроходном коллекторе. Проходные коллекторы высотой не менее 1,8 м допускают постоянный доступ персонала, обслуживание и замену сетей без вскрытия поверхности; полупроходные высотой 1,2–1,6 м дают ограниченный доступ; непроходные каналы и сборные блоки фактически представляют собой защитные футляры. Коллекторный способ характеризуется наибольшими капитальными затратами, превышающими затраты на раздельную прокладку в 3–8 раз, при минимальных эксплуатационных издержках, исключает повторные вскрытия дорожного полотна, повышает надёжность и упрощает диагностику. Экономически он оправдан при строительстве новых районов комплексной застройки, деловых центров и территорий с высокой плотностью коммуникаций.

Бестраншейное восстановление действующих сетей. Отдельную группу образуют технологии, применяемые при реконструкции. Согласно своду правил [19], при реконструкции сетей предпочтение следует отдавать бестраншейным методам.^*

При технологии CIPP в существующий трубопровод протягивается или выворачивается рукав из синтетического волокна, пропитанный полимерным связующим, с последующим отверждением горячей водой, паром или ультрафиолетовым излучением. Внутренний диаметр уменьшается на 3–10 %, но шероховатость падает, и пропускная способность не снижается, а чаще возрастает; восстанавливаются участки длиной до 150–300 м без вскрытия поверхности [27]. Метод «труба в трубе» состоит в протягивании в старый трубопровод новой полиэтиленовой трубы меньшего диаметра с тампонированием межтрубного пространства: он наименее трудоёмок, однако сопровождается сокращением живого сечения. При технологиях U-liner и Swagelining полиэтиленовая труба, предварительно сложенная в U- или C-образный профиль либо редуцированная по диаметру, протягивается в старый трубопровод и восстанавливает круглую форму под действием давления и температуры, поэтому потери сечения минимальны. Спиральная навивка профиля НПВХ формирует новую трубу непосредственно внутри старого коллектора из непрерывной профилированной ленты и применяется для самотечных коллекторов большого диаметра и некруглого сечения, в том числе без прекращения транспортирования стоков. Разрушение старого трубопровода расширителем с одновременным затягиванием новой полиэтиленовой трубы — единственный из рассмотренных методов, позволяющий увеличить диаметр, как правило, на 1–2 типоразмера [24].

Разграничение терминов [1] состоит в следующем: санация — бестраншейный ремонт с сохранением либо заужением исходного диаметра; реновация — условно-бестраншейная полная замена участка трубопровода.

Сравнение способов. Технологические характеристики рассмотренных способов сведены в таблицу 1; приведённый в ней показатель относительной стоимости K требует оговорки, которая дана ниже.

Таблица 1

Сравнительная характеристика способов прокладки сетей водоснабжения и водоотведения

Способ	Диаметр, мм	Длина захватки	Точность оси	Область применения	Ориентир K, о. е.
Открытая траншея	без ограничений	без ограничений	высокая	глубина до 3–5 м, свободные территории, новая застройка	1,0
Прокол / вибропрокол	до 400–500	до 40–60 м	низкая	футляры, вводы, переходы под второстепенными проездами	1,2–1,8
Продавливание	500–1720	40–100 м	средняя	футляры под дорогами и ж/д, короткие переходы	1,5–2,5
Шнековое бурение	300–1400	до 80–100 м	средняя	напорные сети, футляры	1,5–2,5
ГНБ	до 1200–1400	до 1500–2000 м	средняя (криволинейная трасса)	напорные водоводы, переходы под реками, магистралями, охранными зонами	2,0–4,0
Микротоннелирование	250–3000	100–500 м и более	очень высокая (±2–5 см)	самотечные коллекторы, глубокое заложение, слабые и обводнённые грунты	4,0–8,0
Щитовая проходка	2000–6000+	километры	очень высокая	магистральные тоннельные коллекторы глубокого заложения	6,0–12,0
Коллекторный способ	сечение тоннеля	километры	высокая	районы комплексной застройки, деловые центры	5,0–10,0
CIPP	100–2500	150–300 м	по существующей трассе	реконструкция самотечных и напорных сетей	0,4–0,7
Pipe bursting	100–600	до 150–200 м	по существующей трассе	замена с увеличением диаметра	0,6–1,0

 

Статус стоимостных показателей. Коэффициенты K в таблице 1 представляют собой экспертную оценку, обобщение диапазонов из отраслевых публикаций [2; 24] и коммерческих предложений подрядных организаций. Статусом сметных нормативов они не обладают, для определения сметной стоимости не применяются и показывают только порядок величин. Разброс фактических значений в пределах одного способа превышает различия между способами: стоимость метра проходки при микротоннелировании изменяется в разы в зависимости от диаметра, длины захватки, числа шахтных стволов и категории грунта. Поэтому количественные утверждения о сравнительной экономичности технологий должны основываться на расчёте применительно к конкретному объекту.

Порядок расчёта таких коэффициентов следующий: для участка-аналога с фиксированными параметрами — диаметр D, длина L, глубина заложения H, категория грунта, уровень подземных вод — по каждому сравниваемому способу составляется локальный сметный расчёт, а коэффициент определяется как отношение полных сметных стоимостей, приведённых к погонному метру (1):

Систематизированных расценок на бестраншейное восстановление в федеральной сметно-нормативной базе нет, и возникает несоответствие: свод правил требует отдавать этим технологиям предпочтение при реконструкции, а сметных норм на них не существует. Стоимость приходится обосновывать конъюнктурным анализом в порядке, установленном Методикой [11; 25], что усложняет прохождение экспертизы и подталкивает к перекладке открытым способом, для которой расценки имеются.

Учёт косвенных издержек. Сравнение только по сметной стоимости строительно-монтажных работ систематически занижает бестраншейные технологии: издержки за пределами площадки в смету не попадают. В зарубежной практике их учитывают по концепции социальных издержек, формализованной, в частности, в работах М. Наджафи [29]. Полная стоимость варианта определяется по формуле (3):

где С_прям — прямые сметные затраты; С_косв — косвенные издержки: потери времени участников движения, ущерб предприятиям торговли и сервиса в зоне работ, рост расхода топлива и выбросов при объездах, шумовое и пылевое воздействие, ущерб зелёным насаждениям, риски повреждения смежных коммуникаций и осадок застройки; С_экспл — годовые эксплуатационные затраты; К_пр — коэффициент приведения разновременных затрат за расчётный срок службы. Именно поэтому сравнение по прямым сметным затратам и сравнение по полной стоимости нередко дают противоположный результат.

Критерии выбора. Технологию обосновывают на стадии проектной документации многовариантным сравнением по шести группам критериев. Технические критерии — диаметр, материал, глубина заложения, требуемый уклон, протяжённость, наличие поворотов и колодцев: жёсткие требования к уклону самотечной сети исключают применение ГНБ и шнекового бурения, и предпочтение отдаётся микротоннелированию. Инженерно-геологические критерии определяют способ разработки забоя, поскольку обводнённые слабые грунты требуют пригруза либо водопонижения и шпунта. Градостроительные критерии — плотность существующих сетей, охранные зоны, состояние застройки и интенсивность движения — практически безальтернативно обусловливают переход к закрытым способам. Экономические критерии охватывают прямые затраты, косвенные потери города и стоимость жизненного цикла, при учёте которой коллекторный и бестраншейные способы часто оказываются выгоднее открытого. Организационно-временные критерии связаны со сроками, сезонностью и доступностью оборудования: дефицит проходческих комплексов и высокая стоимость мобилизации ограничивают применение микротоннелирования на коротких участках. Экологические и социальные критерии учитывают шум, вибрацию, пыль, объём извлекаемого грунта и вырубку зелёных насаждений, причём бестраншейные методы многократно сокращают объём земляных работ и связанных с ними транспортных выбросов.

Практический алгоритм выбора включает шесть последовательных шагов:

• определение гидравлических параметров и режима работы сети (напорная или самотечная);
• анализ инженерно-геологического разреза и уровня подземных вод по трассе;
• построение сводного плана сетей и выявление конфликтов;
• формирование конкурирующих вариантов трассы и технологии;
• технико-экономическое сравнение по критерию приведённых затрат либо стоимости жизненного цикла с учётом косвенных издержек;
• оценка рисков осадок застройки, аварийности и срыва сроков, выбор итогового варианта.

Материалы трубопроводов. Способ прокладки и материал труб выбираются совместно: закрытые технологии нагружают трубу иначе, чем траншейная укладка, — ГНБ растяжением при протягивании, микротоннелирование и продавливание продольным сжатием, обе истиранием наружной поверхности. Полиэтилен ПЭ100 и ПЭ100-RC по ГОСТ 18599-2001 служит основным материалом для ГНБ и всех методов санации благодаря гибкости, сварным стыкам и стойкости к коррозии и подвижкам грунта [19]. Стеклопластик предпочтителен для микротоннелирования и продавливания при больших диаметрах и в агрессивных грунтах, поскольку воспринимает высокие продольные усилия задавливания. Полимербетонные и железобетонные трубы с внутренней полимерной футеровкой применяются при микротоннелировании и щитовой проходке коллекторов как стойкие к сероводородной коррозии. Высокопрочный чугун с шаровидным графитом используется для напорных водоводов открытой прокладки, сталь — преимущественно для футляров, дюкеров и переходов, требующих высокой несущей способности.

Нормативное регулирование. Проектирование систем водоснабжения регламентируется сводом правил [16], систем водоотведения — сводом правил [17]; оба применяются в действующей редакции с изменениями. Геотехнические требования к проектированию и строительству подземных коммуникаций закрытым и открытым способами установлены сводом правил [14], прокладка методом горизонтально направленного бурения — сводом правил [18], полимерные напорные и безнапорные трубопроводы, в том числе прокладываемые бестраншейно, — сводом правил [19]. Размещение сетей в поперечном профиле улиц и нормируемые расстояния до зданий, сооружений и смежных сетей определяет свод правил [20], введённый в действие 12.07.2026 взамен редакции 2016 года. Производство земляных работ, крепление выработок и водопонижение регламентирует СП 45.13330.2017, микротоннелирование — стандарт организации [23], внутренние системы и нормы водопотребления — свод правил [15], наружное противопожарное водоснабжение — свод правил [21].

Практический пример. Изложенное рассмотрено на примере многофункционального спортивно-концертного комплекса «СКА Арена» на проспекте Юрия Гагарина, 8 в Московском районе Санкт-Петербурга, где собраны почти все типовые ограничения плотной застройки.^*

Объект введён в эксплуатацию 3 ноября 2023 года; площадь здания составляет 189,5 тыс. м², высота — 50,5 м, вместимость — 21 500 зрителей на спортивных мероприятиях и до 23 000 на концертах, паркинг рассчитан на 2372 машино-места, площадь окружающего парка — 12 га, размеры трансформируемой ледовой площадки — 56×26, 60×28 или 61×30 м, предварительная стоимость строительства — около 38,5 млрд руб. [7; 13; 22]. Для инженерных сетей существенна юридическая квалификация работ: это реконструкция прежнего спортивно-концертного комплекса, обрушившегося при разборке в январе 2020 года [8], а не новое строительство. Благодаря этому удалось сохранить существующие точки присоединения и часть трасс внеплощадочных коммуникаций — самостоятельный приём снижения нагрузки на городскую инфраструктуру в сложившейся застройке.

На площадке одновременно действуют все выделенные группы ограничений. Разрез четвертичных отложений Московского района с высоким уровнем подземных вод требует шпунтового ограждения и водопонижения при открытой разработке, а закрытую проходку допускает только с активным пригрузом забоя. Свайное поле и подземный паркинг исключают подкоп под ростверк, поэтому вводы и выпуски выполняются через гильзы в конструкциях с компенсацией осадок. Проспект Юрия Гагарина и смежные магистрали относятся к улицам общегородского значения, и перекрытие проезжей части для устройства траншеи недопустимо. Близость станции метрополитена «Парк Победы» и тоннелей второй линии требует согласований, ограничения дополнительных осадок и геотехнического мониторинга. Сохраняемые зелёные насаждения парка исключают траншейную прокладку в зоне корневых систем. Наконец, нагрузка носит пиковый характер: до 23 000 человек одновременно, сосредоточенно в интервале 3–4 часов, а технологические системы — ледовые поля, холодоснабжение, увлажнение и осушение воздуха — формируют дополнительные расходы воды.

Расчётные нагрузки. Суточное хозяйственно-питьевое водопотребление в день мероприятия при полной загрузке рассчитано по нормам приложения А свода правил [15] и приведено в таблице 2.

Таблица 2

Модельный расчёт водопотребления в день мероприятия

Группа потребителей	Количество	Норма	Расход, м³/сут
Зрители	21 500 чел.	3 л/чел·сут	64,5
Спортсмены и тренерский состав (с приёмом душа)	500 чел.	50 л/чел·сут	25,0
Административный и обслуживающий персонал	800 чел.	16 л/чел·смену	12,8
Предприятия общественного питания (принято)	10 000 усл. блюд	12 л/блюдо	120,0
Итого хозяйственно-питьевое	—	—	≈ 222
Первичная заливка ледового поля 61×30 м при толщине льда 40 мм	1830 м²	≈ 0,04 м³/м²	≈ 73 (разово)
Восстановление льда ледозаливочной машиной (6 заливок)	6 циклов	0,6–0,8 м³/цикл	4–5
Водоотведение (без учёта безвозвратных потерь)	—	≈ 95 % от водопотребления	≈ 211

Диаметры и способ прокладки определяет не суточный расход, а секундный. Если принять, что около 40 % суточного расхода зрителей приходится на два 15-минутных перерыва, то для зрительской части расчётный секундный расход составит (4):

что примерно в 19 раз превышает средний секундный расход зрительской части, отнесённый к суткам. Залповый сброс принимает система водоотведения — отсюда повышенные требования к пропускной способности выпусков и присоединяемого городского коллектора. Отдельной и обычно решающей задачей является противопожарный расход: он определяется по своду правил [21], многократно превышает хозяйственно-питьевой и фактически задаёт диаметры вводов и необходимость кольцевания наружной сети.

Поверхностный сток. Водосборная площадь принята равной 12 га и включает кровлю здания, площади с твёрдым покрытием, паркинг и озеленяемую территорию; расчёт выполнен по методу предельных интенсивностей [17]. Для Санкт-Петербурга q₂₀ = 60 л/(с·га); при периоде однократного превышения P = 1 год и времени протока около 10 мин расчётная интенсивность составляет порядка 90 л/(с·га). При принятом составе водосборной площади (кровля — 3,5 га при ψ = 0,9; твёрдые покрытия, площади и паркинг — 4,0 га при ψ = 0,8; газоны и озеленение — 4,5 га при ψ = 0,15) приведённая площадь и расчётный расход составят (5) и (6):

  

При допускаемой скорости 1,2 м/с потребное живое сечение составляет около 0,53 м², что соответствует диаметру порядка 820 мм; с учётом расчётного наполнения принимается коллектор Ø 1000 мм. Отвод стока с площадки требует самотечного коллектора большого диаметра с жёстко выдерживаемым уклоном, а это сочетание практически не оставляет выбора — необходима закрытая прокладка.

Выбор способа по участкам трассы. Единой оптимальной технологии в границах одного объекта не существует: способ выбирается отдельно для каждого участка трассы, по его ограничениям. Модельное решение приведено в таблице 3.

Таблица 3

Обоснование способа прокладки по участкам трассы (модельное решение)

Участок / задача	Определяющие условия	Рекомендуемый способ	Обоснование
Внутриплощадочные сети в границах благоустраиваемой территории	свободная площадка до устройства покрытий и озеленения	открытый траншейный, по возможности — совмещённая прокладка в общей траншее	отсутствие помех, минимальные прямые затраты; работы выполняются до устройства благоустройства
Вводы водопровода и выпуски канализации в здание	свайное поле, ростверки, подземный паркинг; нормируемые расстояния	прокол или продавливание в стальном футляре с проходом через гильзы в конструкциях	недопустимость подкопа под ростверк; необходимость компенсации взаимных осадок здания и сети
Присоединение напорных сетей к городским под магистральной улицей	интенсивное движение, недопустимость перекрытия проезжей части, глубина 3–5 м	горизонтально направленное бурение	сохранение движения, отсутствие вскрытия дорожного покрытия, две компактные площадки
Самотечный ливневый коллектор Ø 1000 мм от площадки к городской сети	большой диаметр, жёсткий уклон, обводнённые грунты	микротоннелирование	точность выдерживания оси ±2–5 см; ГНБ и шнековое бурение неприменимы для самотечного режима
Пересечение зоны влияния метрополитена	ограничение дополнительных осадок, запрет открытых разработок	продавливание либо микротоннелирование с активным пригрузом и геотехническим мониторингом	требования согласования и геотехнического прогноза
Сети в зоне сохраняемых зелёных насаждений парка	корневые системы деревьев, запрет вырубки	ГНБ малого диаметра либо прокол	сохранение насаждений, отсутствие траншеи в корневой зоне
Существующие городские сети, попадающие в пятно застройки	вынос из-под здания, износ отдельных участков	вынос в новую трассу открытым способом с последующей санацией сохраняемых участков	сочетание методов: перекладка на участках выноса, восстановление на сохраняемых участках

Таким образом, на одном объекте применяются пять–шесть технологий: каждая рациональна на своём участке и нерациональна либо неприменима на соседнем.

Изменение проектного решения в ходе реализации. По сведениям, полученным автором при участии в строительстве объекта, изначально весь проект был выполнен в расчёте на открытую траншейную прокладку наружных сетей водоснабжения и водоотведения. Участки ГНБ появились позже — по мере того как выявлялись ограничения, не учтённые в исходной схеме. Случай показателен: в отечественной практике решения принимаются подобным образом постоянно. Причины смены решения сводятся к трём группам. Организационно-транспортные состоят в том, что перекрытие магистральных улиц на срок, необходимый для земляных работ, согласовать не удалось. Градостроительные связаны с пересечением трассами зон с особыми условиями использования территории и участков сохраняемого озеленения, где сплошная разработка грунта запрещена. Технико-экономические возникли после уточнения инженерно-геологических условий и объёмов благоустройства, когда открытая прокладка подорожала за счёт шпунта, водопонижения и восстановления дорожных покрытий.

Смена способа после принятия основных проектных решений влечёт цепочку переделок. Корректируется плановая и высотная привязка трассы, поскольку траектория ГНБ криволинейна и проходит глубже траншейной, что требует пересчёта отметок колодцев, камер и точек присоединения. Меняется сортамент труб: для протягивания полиэтиленовая труба подбирается по прочности при растяжении и допустимому тяговому усилию, а это не тот сортамент, который принимается под открытую укладку. Появляются элементы, отсутствовавшие в исходном решении, — рабочие и приёмные котлованы, камеры переключения, дополнительные футляры. Пересоставляется сметная документация с переходом на другие сборники сметно-нормативной базы, а на участках без расценок — на индивидуальные сметные нормы. Повторно проходятся согласования с владельцами смежных сетей, а при пересечении зон с особыми условиями — с профильными организациями. Наконец, требуется дополнительное геотехническое обоснование: оценка риска гидроразрыва и выхода бурового раствора на поверхность, прогноз дополнительных осадок застройки.

Такой порядок неверен: способ прокладки относится к решениям верхнего уровня, поскольку задаёт положение трассы в плане и по высоте, сортамент труб, состав сооружений на сети и структуру сметной стоимости. Его изменение на поздней стадии означает переработку принятых решений, а не их уточнение. Чтобы этого не происходило, необходим подготовительный этап — разбивка трассы на сегменты по типам ограничений до разработки основных проектных решений. Содержание этапа сводится к построению сводного плана существующих сетей и зон с особыми условиями использования территории, наложению на него схемы транспортных ограничений и границ сохраняемого озеленения, выделению однородных по совокупности ограничений сегментов, назначению допустимого перечня технологий для каждого сегмента и технико-экономическому сравнению вариантов в пределах этого перечня. Результатом этапа служит карта технологических сегментов трассы, фиксируемая как исходные данные для дальнейшего проектирования.

Особенности объекта как потребителя. Спортивно-зрелищные комплексы образуют особый тип потребителя. Для них характерны высокая неравномерность потребления — от близкого к нулевому в межсобытийные дни до пикового в течение нескольких часов — и наличие технологических систем, формирующих самостоятельные потоки водопотребления и водоотведения. Часть этих потоков требует водоподготовки: качество воды для заливки льда определяет его прочность и прозрачность. Подключение такого объекта в сложившейся застройке одними новыми присоединениями обычно невозможно: требуется локальное усиление существующей сети, и фронт бестраншейных работ выходит за пределы строительной площадки.

Заключение

В условиях плотной городской застройки открытый способ прокладки сохраняет применимость преимущественно для внутриквартальных сетей малого диаметра, малых глубин заложения и территорий нового освоения, и его доля в крупнейших городах устойчиво снижается. Определяющее значение приобретают бестраншейные технологии, причём наблюдается их функциональная специализация: горизонтально направленное бурение применяется для напорных сетей и протяжённых криволинейных переходов, микротоннелирование — для самотечных коллекторов с жёсткими требованиями к уклону в обводнённых слабых грунтах, щитовая проходка — для магистральных тоннельных коллекторов глубокого заложения. Технологии бестраншейного восстановления обеспечивают наиболее благоприятное соотношение затрат и достигаемого эффекта на изношенном фонде сетей и подлежат рассмотрению в качестве приоритетных при реконструкции. Коллекторный способ при высоких капитальных затратах обоснован для районов комплексного развития и деловых центров за счёт исключения повторных вскрытий и снижения эксплуатационных издержек за жизненный цикл.

Анализ объекта «СКА Арена» подтверждает положение, вынесенное во введении: на одной площадке в сложившейся застройке комплексно применяются пять–шесть различных технологий прокладки, поэтому проектировщик не выбирает единственное типовое решение, а сегментирует трассу по типам ограничений и подбирает технологию для каждого сегмента. Для объектов со зрелищной функцией определяющим является не суточный баланс, а секундный расход в пиковые интервалы и противопожарный расход. Корректный выбор возможен только при многокритериальном сравнении вариантов по совокупным затратам за жизненный цикл с учётом косвенных городских издержек, тогда как действующая сметная методика, ориентированная на прямые затраты, систематически смещает выбор в пользу открытого способа.

Установлено, что способ прокладки нередко назначается не при формировании принципиальной схемы, а по факту выявления ограничений на последующих стадиях: на рассмотренном объекте исходное решение предусматривало сплошную открытую прокладку, а участки горизонтально направленного бурения были введены в проект позже. Поскольку технология определяет положение трассы, сортамент труб, состав сооружений и структуру сметы, её изменение на поздних стадиях влечёт переработку принятых решений. Предложено введение подготовительного этапа сегментации трассы по типам ограничений с формированием карты технологических сегментов как исходных данных для проектирования; в этом состоит элемент научной новизны работы. Дополнительно выявлены два дефекта нормативно-методического обеспечения: отсутствие в федеральной сметно-нормативной базе систематизированных расценок на бестраншейное восстановление, которому своды правил предписывают отдавать предпочтение, и отсутствие формализованной процедуры учёта косвенных издержек, без которой сравнение вариантов смещено в пользу открытого способа.

[1]В отраслевой литературе часто повторяется утверждение, что «в развитых странах до 95 % работ на подземных коммуникациях выполняется бестраншейными методами». Возвести этот показатель к первичному источнику не удаётся: публикациями ISTT и NASTT он не подтверждается и, по-видимому, распространился путём вторичного цитирования. В настоящей работе он не используется.

[2]Проектной документации объекта в открытом доступе нет. Приведённые характеристики объекта представляют собой подтверждённые открытые данные; сведения об изменении принятого способа прокладки в ходе реализации получены автором при участии в строительстве объекта. Нагрузки и обоснование способов прокладки по участкам трассы рассчитаны автором как модельная задача по действующим сводам правил; эти значения носят оценочный характер и предназначены для демонстрации методики выбора технологии, а не для воспроизведения фактических проектных решений.