Рациональность и эффективность. При строительстве подземных сооружений все активнее применяется технология «стена в грунте»
В условиях плотной городской застройки при сооружении подземных конструкций становится все более востребованной технология «стена в грунте». Также она все активнее используется при возведении объектов, в том числе сложных и уникальных, на новых территориях. Даная технология за счет обустройства ограждающей конструкции (стены) в глубоком котловане позволяет создать прочную, устойчивую к движению грунта конструкцию и ускорить сроки реализации строительных работ.
Прогрессивный формат
Заместитель генерального директора АО «Нью Граунд» по науке Олег Маковецкий отмечает, что способ «стена в грунте» является одним из наиболее прогрессивных и универсальных для устройства подземных сооружений, возводимых в открытых котлованах. Основным критерием возможности использования метода «стена в грунте» является его экономическая эффективность по сравнению с другими возможными технологиями. «Нью Граунд» уже задействовала его на объектах в Москве, Перми, Краснодаре, Самаре, Уфе, Тюмени.
По его словам, чтобы избежать возможных сложностей использования данного метода, надо обязательно учесть ряд факторов. «Каждый объект надо рассматривать в конкретной геотехнической ситуации: конструктивное решение подземной части; геологические и гидрогеологические условия площадки строительства (колебания уровня подземных вод, их напор и агрессивность); техническое состояние окружающих зданий и сооружений. Разумеется, все работы следует проводить в сопровождении геотехнического мониторинга, прогнозируя и контролируя изменение геотехнической ситуации во времени». В целом, отлаженные методы производства работ и контроля качества, высокая долговечность железобетона в условиях постоянного увлажнения позволяют при использовании технологии «стена в грунте» обеспечить высокую эксплуатационную надежность и механическую безопасность подземной части здания на весь срок эксплуатации»,- подчеркнул Олег Маковецкий.
Технология «стена в грунте» особо актуальна для Петербурга, считает генеральный директор Группы компаний «ГЕОИЗОЛ» Елена Лашкова, так как развитие города невозможно без освоения подземного пространства как на новых территориях, так и в зоне исторической застройки. «"ГЕОИЗОЛ" является пионером в строительстве подземных сооружений в Петербурге с применением данного метода. В 2005-2006 годах специалисты компании первыми в Северной столице применили технологию «стена в грунте» при реализации уникального встроенного пятиуровневого подземного паркинга в ТРК «Атмосфера» на Комендантской площади. До этого она не использовалась в городе даже в метростроении. На данный момент только в Санкт-Петербурге Группа компаний «ГЕОИЗОЛ» с применением «стены в грунте» реализовала 26 проектов нулевого цикла. В настоящее время с использованием данной технологии ведется строительство подземного паркинга во второй очереди делового центра "Невская ратуша"»,- сообщила Елена Лашкова.
Спецтехника в тренде
Игроки рынка отмечают, что при обустройстве «стены в грунте» используется комплекс машин и механизмов, 95% которых являются импортными. Из отечественной продукции есть только мелкие запчасти.
По словам Олега Маковецкого, парк спецтехники, необходимый для выполнения работ по технологии «стена в грунте», является хорошо продуманным и высокотехнологичным оборудованием, рассчитанным на долгосрочный период использования. Тем не менее, он требует постоянного внимания и выполнения регламентных работ, с чем хорошо в «Нью Граунд» справляются высококвалифицированные специалисты: профессионально подготовленный персонал и инженерно-технические работники.
Сами производители спецтехники постоянно ее совершенствуют. Всеволод Капустин, менеджер направления Soilmec, ООО «РусАтлас Инвест», официального дилера итальянской компании Soilmec S.p.A в России отмечает, что в настоящее время наиболее совершенной и востребованной моделью бренда является гидрофреза SC-135 Tiger. Она спроектирована специально для выполнения широкого круга задач при работах по технологии «стена в грунте» и успешно зарекомендовала себя на строительных объектах по всему миру.
Специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов подчеркивает, что китайский концерн постоянно совершенствуют свои детища, на смену старым моделям приходят более новые мощные машины. Это видно на примере одной из моделей грейферных установок для «стены в грунте», когда за последние 3 года было пройдено 3 стадии развития: XG450D -> XG480D -> XG500E. В результате модернизации тяговое усилие установки увеличилось с 45 до 50 тонн. «На данный момент мы ведем переговоры по поставке машины XCMG XG500E в одну из строительных компаний в Петербурге. Также в этом году в России появятся машины из новой линейки «Е» роторных буровых машин XCMG с более экологичными и энергоэффективными двигателями и инновационной системой управления», - рассказывает Игорь Мурашов.
«Машины для выполнения работ по технологии «стена в грунте» являются дорогим, сложным технологичным оборудованием и требуют высокой квалификации оператора и персонала для выполнения работ на них и их обслуживанию. Прайс, как и на всю импортную технику, привязан к курсу валюты страны-изготовителя, и при колебании курса рубля даже на несколько копеек цена дорогостоящей машины меняется на несколько миллионов рублей. Неудивительно, что на фоне роста стоимости китайской валюты по отношению к российской, некоторые клиенты взяли паузу и ждут возврата курса на прежний уровень. Сейчас большая часть техники, находящейся в собственности у строительных компаний, была закуплена до кризиса 2014 года, и с того времени свой парк мало кто обновлял. Предполагаем, что когда ресурс имеющейся техники начнет подходить к концу, строители будут обращать внимание на производителей оборудования для создания «стены в грунте» из Китая»,- добавляет Игорь Мурашов.
Между тем, по мнению Елены Лашковой, говорить о том, что факт роста цен на спецтехнику напрямую скажется на увеличении стоимости услуг по укреплению котлованов методом «стена в грунте», не стоит. Конечная цена производства работ зависит от совокупного ряда факторов. Однако, в целом, сложившийся тренд в строительной сфере - не очень хороший. «По нашим оценкам, ситуация с пандемией коронавируса, безусловно, отрицательно сказывается на строительной отрасли в целом. Но те объекты, которые уже реализуются, будут достроены. Более призрачная перспектива у новых проектов. К сожалению, в условиях жесткого экономического кризиса ни о каком развитии говорить не приходится. Скорее всего, начало реализации крупных проектов - как за счет инвестиционных, так и за счет бюджетных средств - на территории города будет отложено до лучших времен», - резюмирует представитель рынка.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Купол как уникальная конструкция
Лаборатория деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко АО «НИЦ «Строительство» совместно с ООО «ЦНИПС ЛДК» разрабатывает проекты большепролетных каркасов покрытия из клееных деревянных конструкций (КДК). По их проектам построено более 10 аквапарков по всей России. Крупнейший из них – аквапарк «Питерлэнд» в парке 300-летия Санкт-Петербурга. Об особенностях проекта «Строительному Еженедельнику» рассказал заведующий лабораторией деревянных конструкций ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко Александр Погорельцев:
– В бассейнах и аквапарках КДК имеют преимущества перед конструкциями из металла или железобетона. Для них хлорирование или озонирование воды создает агрессивную среду, нейтральную для древесины.
В ТРК «Питерлэнд» смонтирован ребристый купол диаметром 90 м и высотой 45 м. Особенности конструкций связаны в основном с его габаритами. В плане меридиональные ребра купола опираются с шагом 14,5 м на нижнее железобетонное кольцо и на стальное верхнее кольцо диаметром 5 м. Основные ребра длиной около 60 м выполнены в виде серповидных сборных ферм и сами по себе являются уникальными в части принятых конструктивных решений, изготовления, сборки и монтажа. На эти ребра с шагом 6 м опираются девять криволинейных кольцевых элементов, из которых два – верхний и нижний – являются опорами для 60 промежуточных меридиональных ребер. Нижний кольцевой элемент выполнен в виде горизонтальной фермы, воспринимающей реакции опор от промежуточных ребер и нагрузки от кольцевой технологической площадки. Остальные кольца являются распорками между меридиональными ребрами для обеспечения их устойчивости.
В конструкции купола реализованы основные принципы «системы ЦНИИСК», все основные узлы и стыки поясов серповидных ребер выполнены на наклонно вклеенных стержнях и V-образных анкерах. Это уникальная система узловых соединений, основанная на вклеивании в древесину арматурных стержней периодического профиля. Россия обладает приоритетом в области подобных узловых соединений деревянных конструкций.
Все жесткие стыки ребер и соединения закладных деталей со стержнями, вклеенными на заводе и на монтаже, выполнены ручной сваркой. Экспериментальные исследования, проведенные в ЦНИИСК с целью оценки влияния сварки на соединения, показали, что существующий «психологический» барьер при сварке деревянных конструкций успешно преодолевается. При соблюдении нескольких рекомендаций сварка практически не сказывается на несущей способности соединений.
Меридиональные ребра состоят из четырех отправочных блоков полной заводской готовности, соединяемых на монтаже жесткими стыками на сварке. Все блоки по торцам снабжены выпусками V-образных анкеров и закладными деталями.
Проблемы допусков по длине для меридиональных ребер решены с помощью зазоров около 40 мм между торцами поясов, заполняемых полимербетоном после сварки V-образных анкеров и стальных полос. Этим достигается плотный контакт по площадкам сжатия.
Треугольная решетка меридиональных ребер включает горизонтальные и вертикальные элементы. Горизонтальные соединены с поясами на цилиндрических нагелях и шпильках, а вертикальные – с усилием растяжения до 40 т – путем сварки выпусков вклеенных стержней и закладных деталей на раскосах.
Сборка и монтаж меридиональных ребер производились в три этапа: сначала на жестком горизонтальном стенде производилась предварительная сборка блоков в проектных габаритах, затем окончательная сборка в вертикальном стальном стенде с последующей установкой блоков в проектное положение.
Из-за кризиса 2008 года после монтажа каркаса купола строительство было приостановлено – и возобновлено только в 2011 году. В результате влажность древесины, не защищенной от атмосферных осадков, значительно превысила величину равновесной влажности, соответствующей условиям эксплуатации. Быстрое завершение строительства и ввод в эксплуатацию могли привести к неравномерной усушке древесины и, как следствие, к появлению значительных трещин и расслоений. Разработанные в ЦНИИСК рекомендации по обеспечению температурно-влажностного режима при завершении строительства позволили избежать этих проблем.
Цифровые технологии – спорту
Олимпиада в Сочи и Чемпионат мира по футболу – 2018 задали новые требования к проектированию и строительству спортивных сооружений в России. О том, как создать современный спортивный объект мирового класса и уложиться в жесткий дедлайн, рассказывает руководитель отдела ОВиКВ компании «Метрополис» Сергей Брюзгин.
Проектирование спортивных сооружений – задача сложная и ответственная. Объекты такого рода сочетают в себе яркую, запоминающуюся архитектуру и комплекс сложнейших инженерных систем. Именно поэтому проектировщики постоянно находятся в поиске новых эффективных решений для работы с такими проектами.
В основе – технологии
Одними из наиболее успешных разработок, активно используемых проектировщиками, являются BIM-технологии. Их применение при проектировании современных сложных объектов, к числу которых относятся и спортивные сооружения, является одним из ключевых условий успешных инвестиций заказчика, ведь технология BIM-проектирования позволяет существенно сэкономить время и средства, необходимые для реализации проекта.
Эта технология дает возможность повысить качество проектирования и на раннем этапе представить полную картину того, как будет выглядеть и функционировать объект. При необходимости заказчик может своевременно внести корректировки в проект на той стадии, когда изменения не влекут за собой больших затрат. Это отличная возможность для всех участников проекта получить практически идеальный продукт, обладающий внешней привлекательностью, комфортом и безопасностью среды и, что самое главное, инвестиционной привлекательностью.
Сейчас все проекты нашей компании разрабатываются с применением этой технологии. Например, Центр художественной гимнастики имени Ирины Винер-Усмановой еще в 2016 году получил первое место на конкурсе BIM-технологий, организованном Минстроем РФ.
Другая многообещающая разработка – достаточно молодая в строительной сфере технология математического моделирования (CFD-моделирование). До ее появления то или иное техническое решение можно было обосновать либо опираясь на накопленный опыт (чаще всего используя решения, принятые ранее для подобных объектов), либо при помощи натурных испытаний (создание макета, испытательного стенда и т.п.). Первый вариант – рискованный (аналогичный объект может достаточно сильно отличаться по своим характеристикам от проектируемого, что может дать свою погрешность и привести к неработоспособности решения). Второй – затратный как по деньгам, так и по времени, не говоря о том, что далеко не все макеты можно физически реализовать. Технология CFD дает возможность за пару дней, а иногда и за несколько часов решить нестандартный узел, внести в него требуемые корректировки и добиться эффективности и работоспособности решения.
Мы применяли CFD-моделирование при проектировании таких объектов, как Центр художественной гимнастики в Москве, многофункциональный плавательный центр «Лужники», крытый каток Москомспорта, а также при проектировании жилых зданий.
До того, как мы освоили эту технологию, нам казалось, что ее применение будет востребовано только на уникальных объектах, однако практика показала, что использование CFD-моделей полезно для объектов любого уровня сложности. С его помощью можно решать такие задачи, как распределение температур в сложных трехмерных многослойных конструкциях, расчет параметров микроклимата помещений, воздухораспределение, расчет потерь давления в нестандартных сетевых элементах и т. д.
Данная технология дает специалисту возможность на раннем этапе проектирования отследить вероятные недочеты потенциальных инженерных решений, а иногда и понять, что предлагаемое решение слишком затратно (как энергетически, так и финансово) или вовсе нежизнеспособно. Например, для проверки условий, создаваемых для зрителей и спортсменов, наша компания выполняла оценку проектных решений систем вентиляции и кондиционирования главной арены Центра художественной гимнастики в Москве при помощи CFD-моделирования. Для достижения оптимального результата нам пришлось провести 8 итераций расчетов, в результате чего системы вентиляции и кондиционирования были значительно переработаны. Это еще раз подтверждает: CFD-моделирование и проектирование при помощи BIM-технологий позволяет на раннем этапе выявить проблемы и оптимизировать проектные решения. А заказчик, в свою очередь, получает наглядное, интуитивно понятное обоснование принимаемых решений. Вот несколько примеров выполненных расчетов:
В гармонии со стройкой
Посмотрим, как применение этих технологий реально отражается на строительном процессе. В качестве примера возьмем Центр художественной гимнастики. Для проектируемого объекта выполнялись следующие стадии проекта:
- концептуальные решения (стадия «К»);
- стадия «Проектная документация» (стадия «П»);
- стадия «Рабочая документация» (стадия «Р»);
- авторский надзор.
Проект стадии «К» стартовал в конце мая 2016 года и длился примерно 2 месяца. Последующая стадия «П» длилась примерно 3,5 месяца. Стадия «Р» длилась примерно 2 года, при этом строительные работы на объекте велись с запаздыванием от проекта всего на 2–3 месяца, иногда этот разрыв становился еще меньше, так что можно сказать, что проект стадии «Р», строительство и авторский надзор шли практически параллельно.
Основные сложности при проектировании как раз и связаны с малым разрывом в сроках между разработкой проектного решения и выдачей его для реализации на стройплощадку. У инженеров и архитекторов остается очень немного времени на принятие и согласование решений, и ошибки при таких малых сроках недопустимы. Именно использование BIM-технологий и, в частности, CFD-моделирования позволяет проектировщикам достаточно комфортно чувствовать себя в процессе взаимодействия со всеми заинтересованными сторонами. При этом есть, конечно, одно обязательно условие, с чем нам повезло: в арсенале всех участников проекта были современные технологии и подходы к проектированию, что позволило выполнить поставленную задачу в требуемый срок.
