Проектируемый многофункциональный комплекс с подземной автостоянкой расположен в муниципальном районе Дорогомилово по адресу Москва, ул. Киевская, 14.
Изученный район приурочен к полуострову, образованному излучиной Москва-реки. Расстояние между противоположными урезами достигает 1500 м. Площадка проектируемого строительства располагается практически в центре излучины, то есть располагается на расстоянии 600-800 м от уреза реки. В геоморфологическом отношении на территории выделены пойма и верхнеплейстоценовые террасы. Поверхность коренных пород осложнена эрозионными прадолинами Москва-реки и реки Сетунь, сформировавшимися в нижнеплейстоценовое время и заполненных флювиогляциалом сетуньско-донского межледниковья.

Грунтовые воды на изученной территории приурочены к аллювиальным пескам поймы и верхнеплейстоценовых террас, а в местах эрозионных долин и к флювиогляциальным пескам. Нижним водоупором здесь являются верхнеюрские, неверовские глины, а в местах их размыва элювий в кровле известняков верхнего карбона. Величина коэффициента фильтрации песков изменяется от 0,4-0,9 м/сут для мелких и пылеватых, до 10-19 м/сут — для гравелистых.

Подземные воды формируются за счет инфильтрации атмосферных осадков и утечек из водонесущих коммуникаций. Разгружается грунтовый поток в нижележащие верхнекаменноугольные водоносные горизонты и в русло Москва-реки. Градиенты потока составляют здесь в среднем 0,005-0,007, увеличиваясь на отдельных участках до 0,02 и уменьшаются до 0,002. Глубина до уровня грунтовых вод 3-8 м от поверхности земли.

Проектируемый многофункциональный комплекс состоит из наземных корпусов с единой подземной частью. Максимальные размеры подземной части в плане 196х145 м. Ограждающая конструкция подземной части — “стена в грунте”. Проектная отметка дна котлована 109,0 м, заглубление 19,5 м, отметка низа “стены в грунте” – 104,65 м. “Стена” полностью перекрывает грунтовый водоносный горизонт, прорезает неверовский водоупор.

Воздействие инженерного сооружения на подземные воды связано с работой системы водопонижения в период строительства, а также влиянием “стены в грунте” в период эксплуатации. Совершенная преграда по гидродинамическому воздействию на горизонт подземных вод, “стена в грунте”, приведет к возникновению “барражного эффекта” в грунтовом потоке.

Задачей проводимых исследований и расчетов было:

• анализ существующих гидрогеологических условий на территории излучены Москва-реки;
• построение и калибровка геофильтрационной численной модели этой территории;
• оценка изменений гидрогеологических условий территории в процессе строительства и эксплуатации проектируемого инженерного сооружения.

Гидродинамический режим грунтовых вод за последние 35 лет претерпел существенные изменения, связанные с интенсивным освоением подземного пространства и с извлечением значительных расходов подземной воды вблизи участка проектируемого строительства.

По данным режимной скважины 100578, расположенной в 500 м к западу от площадки проектируемого строительства, на поверхности второй террасы за период с 1982 по 2012 гг. уровень воды колебался в диапазоне от 124,5 до 117,0 м. При этом периоды снижения уровня (1995-2004 гг. и 2007-2009 гг.), по-видимому, были связаны с техногенным воздействием отбора воды из каменноугольных горизонтов при строительстве и эксплуатации метрополитена.

Режим подземных вод близкий к естественному наблюдался до 1994 г. Это обстоятельство подтверждается существующими гидрогеологическими картами основных водоносных горизонтов, опубликованных Геолфондом Мосгоргеотреста и архивными данными по уровням в скважинах на этот период времени. В дальнейшем, в результате существенного и неравномерного во времени водоотбора уровни были понижены в центральной части территории, вблизи участка проектируемого строительства. Разница в положении уровней достигает в среднем 3-4 м.

Необходимо отметить, что режим подземных вод на пойме и на части первой террасы за рассматриваемой период времени характеризуется как стабильный (скв. 100694), что объясняется компенсирующим водоотбор влиянием Москва-реки.

Это обстоятельство не позволяет использовать данные измерений уровня после 1994 г. для калибровки фильтрационной модели наряду с данными измерений до 1994 г. Возникла необходимость рассмотрения на модели раздельно как естественного режима, наблюдаемого до 1994 г., так и существующего режима, сформировавшегося под влиянием техногенеза в настоящее время.

Учитывая размеры подземной части проектируемого сооружения, размеры модели в плане приняты равными 2,7 км². Границы модели проходят по урезу Москва-реки и по естественному водоразделу грунтовых вод на юго-западе территории. В разрезе на модели учтены все водоносные горизонты касимовского водоносного комплекса и грунтовый горизонт. Граничное условие (H=const) задано в подольско-мячковском горизонте в связи с высокими фильтрационными параметрами этого горизонта.

Калибровка модели осуществлялась на два разных периода: первый – до 1994 г., второй – в существующих условиях.

Для первого периода в качестве индикаторов согласования модели с натурой использованы фактические уровни в условиях близких к естественному режиму, для второго периода – полученные в 1995-2018 гг. в условиях современного техногенного воздействия.

По результатам калибровки модели в естественных условиях, основанной на данных измерений уровня в 128 скважинах получено среднеквадратичное отклонение (критерий качества модели) равным 0,8 м, что соизмеримо с амплитудой сезонных колебаний уровня грунтовых вод. По результатам калибровки модели в условиях техногенного воздействия, основанной на данных измерений уровня в 303 скважинах, критерий качества модели оказался равным 0,7 м или 4,1 % от диапазона изменения уровней во всех скважинах. Глубинный отток в отложения подольско-мячковского горизонта характеризуются величиной 40 мм/год, что практически совпадает с данными региональной модели для Москвы и Московской области на этом участке.

Учитывая эти обстоятельства, а также то, что заданные на модели фильтрационные параметры, как водоносных горизонтов, так и разделяющих их водоупоров, не противоречат существующим представлениям о гидрогеологических условиях этой территории, полученная модель признана достоверной, а гидродинамические прогнозы работы инженерного сооружения, выполненные на ее основе надежными.

В процессе строительства инженерного сооружения техногенное воздействие на грунтовые воды связано с водопониженим. Так как проектная отметка дна котлована расположена в неверовских глинах (Рис. 1), необходимо обеспечить снижение уровня в грунтовом водоносном горизонте в пределах котлована до отметки водоупора.

Рисунок 1. Расчетная схема водопонижения

В нижезалегающем ратмировском водоносном горизонте, кровля которого расположена на отметке 105,60 м, пьезометрический уровень устанавливается на отметке 116,4 м. При расчетной отметке дна котлована 109,0 м существует возможность выпора неверовских глин в котлован, согласно СП 50-101-2004 “Проектирование и устройство оснований и фундаментов зданий и сооружений”.

Для предотвращения прорыва воды через неверовские глины снижение уровня воды в ратмировском горизонте должно быть не менее 5 м.

Расчетные притоки воды к системе водопонижения из грунтового горизонта изменяются от 2245 м³/сут в начальный период до 298 м³/сут в стационарных условиях и из ратмировского горизонта от 2141 м³/сут до 1302 м³/сут для аналогичных периодов времени.

В грунтовых водах за счет низкой проницаемости “стены в грунте” депрессия уровней не значительная – максимальное снижение не превысит 1,4 м вблизи контура ограждения.

Понижение уровня в ратмировском горизонте достигает 4-5 м и распространяется на значительную территорию.

Величина “барражного эффекта” от сооружения “стены в грунте” не превышает 0,25 м. Не очень большое повышение уровня перед преградой обусловлено не высокими значениями напорного градиента (0,005) – грунтового потока в существующих условиях.

На основании вышеизложенного можно сделать следующие выводы:

• На отдельных территориях Московской агломерации уровенный режим подземных вод за последние 50 лет претерпевал существенные изменения. Это обстоятельство требует выделения временных периодов, в течение которых уровни подземных вод были относительно стабилизированы (естественный режим, существующий режим и т.д.).
• При значимых величинах депрессии уровня подземных вод в процессе строительного водопонижения необходимо оценивать возможность выпора водоупорных отложений в дне котлована.