Гидроизоляция
При строительстве домов или помещений важно уделить внимание защите от влаги. Этот процесс называют гидроизоляцией. Строители рекомендуют изолировать от влаги все помещения, независимо от климата и особенностей рельефа.
Сегодня мы детально рассмотрим типы гидроизоляции и их особенности.
Гидроизоляция фундамента
Каждое помещение начинается с фундамента – правильно заложенный и обработанный гарантирует постройке долговечность. Разумно ли экономить на гидроизоляции фундамента? Очевидно, нет. При возникновении локальных повреждений и разрушений потребуются время и средства на их устранение.
Начиная этап гидроизоляции фундамента, рекомендуется учитывать следующие факторы:
- вид почвы;
- уровень грунтовых вод;
- климатические условия;
- вид фундамента.
Гидроизоляция не требуется в регионах с низкой влажностью, повышенными температурами и минимумом осадков. В иных случаях гидроизоляция необходима для всех конструкций фундаментов.
Гидроизоляция фундамента:
- укрепляет конструкцию и продлевает сроки эксплуатации постройки;
- препятствует перекосам стен;
- предотвращает появление трещин;
- защищает подвалы от воды и препятствует образованию плесени;
- создает защиту от внешних разрушителей.
Выделяют горизонтальную, вертикальную и гидроизоляцию с устройством отмостки. В случаях сильной уязвимости применяются все типы изоляции.
Горизонтальная гидроизоляция используется для предотвращения «кочевания» влаги с одного уровня на другой. Такой тип изоляции применим для ленточного, плитного фундаментов и отдельных опор.
Вертикальная гидроизоляция – это обработка стен готового фундамента. Такая изоляция направлена на защиту фундамента от воздействия поверхностных вод. Применима эта технология только для ленточных и столбчатых опор постройки.
Устройство отмостки представляет собой такой вид изоляции, при котором фундамент защищается от воздействия осадков и сходящего снега весной. Здесь внимание уделяется ширине конструкции. Если этот параметр будет недостаточным, влага «отойдет» на малое расстояние и достигнет фундамента. Для установки отмостки используют:
- бетон;
- тротуарную плитку;
- глину;
- асфальтобетон;
- гидрозащитные мембраны.
При выборе отмостки учитывают особенности архитектурных решений зданий и стоимость необходимых материалов.
Выгодным вариантом считается отмостка из бетона и асфальта. Такой вид гидроизоляции распространен при возведении жилых домов и построек коллективного назначения.
Требования к проведению гидроизоляции фундамента:
- предварительно учитывают высоту вод;
- учитывают назначение постройки;
- анализируют и прогнозируют природные явления (сильные осадки и паводки);
- учитывают особенности почвы и ее поведение под воздействием отрицательных температур.
Для защиты ленточного фундамента рекомендуется комбинировать вертикальную и горизонтальную гидроизоляцию.
По способу применения фундаментную гидроизоляцию подразделяют на следующие группы:
- оклеечную;
- окрасочную;
- штукатурную;
- монтируемую;
- инъекционную.
Оклеечная гидроизоляция представляет собой защиту от влаги с помощью рулонных средств и битумного вяжущего раствора.
Технология монтажа: на поверхность фундамента наносится нагретый раствор, на который приклеивается оклеечное средство. При желании вместо клея используют битумную мастику. В качестве оклеечных материалов выступают:
- рубероид – самый популярный и бюджетный "инструмент" гидроизоляции;
- толь - дешевый, но не рекомендованный для применения при защите главных построек;
- пергамин – пропитанный битумным раствором плотный картон;
- полимерные элементы с битумной пропиткой.
Окрасочная гидроизоляция предусматривает покрытие поверхности защитными средствами (толщина нанесения – 2-6 мм). Наиболее подходящие –горячие полимерно-битумные и холодные эпоксидно-каучуковые продукты. Такой вид гидроизоляции гарантирует защиту фундамента от капиллярной влаги.
Штукатурная гидроизоляция относится к виду обмазочной. Такую изоляцию выполняют растворами, в которые помимо цемента с песком или асфальта добавлены укрепляющие компоненты. Самые распространенные составы: алюминат натрия, жидкое стекло и церезит.
Для монтируемой гидроизоляции применяют стеклопластик, поливинилхлорид, сборные железобетонные конструкции. Главный недостаток – стоимость и трудоемкость монтажа. Такой тип применяется в случаях невозможности применения стандартной гидроизоляции.
В основу инъекционной гидроизоляции заложен механизм создания мембраны между грунтом и фундаментом. В конструкцию вводят гидрофобный гель, закрывающий поры при застывании. Так обеспечивается защита от проникновения влаги.
Гидроизоляция пола
Гидроизоляцию полов проводят на первых этапах строительства помещений. Черновой пол покрывают специальным слоем, который создает преграду для влаги. Таким образом, шансы воздействия воды на материал сводятся к нулю.
Полы гидроизолируют в следующих помещениях:
- ванных комнатах;
- кухнях;
- туалетах;
- подвальных помещениях;
- цокольных этажах.
В жилых комнатах полы не подвергаются сильному воздействию влаги. В тех комнатах, где расположены радиаторы и трубы, выполняют частичную гидроизоляцию в виде обработки швов, стыков и труб.
Выбирая гидроизоляционные средства и материалы, учитывают способы нанесения покрытий и уделяют внимание составам.
Факторы, которые также стоит учитывать при выборе гидроизоляции для пола:
- экологичность – рекомендуется использовать материалы, которые не содержат токсические вредные вещества;
- площадь поверхности;
- срок службы материалов – этот фактор зависит от условий эксплуатации (иногда средства непредсказуемо реагируют на перепады температур);
- эластичность – гибкий материал не деформируется и не теряет герметизирующих свойств.
Выделяют следующие категории гидроизоляционных средств:
- рулонные и пленочные;
- обмазочные;
- жидкие.
Наиболее популярные для применения в гидроизоляции среди пленочных и мембранных средств – рубероид и толь. В качестве вяжущих растворов выступают битум или битумно-полимерный раствор. В роли армирующих элементов – стеклохолст или картон.
Рулонные материалы монтируются внахлест (некоторые «модели» изготавливаются с клеящей полосой).
Технология монтажа: рулонный материал расправляется по поверхности пола. Строители применяют два способа нанесения: горячий и холодный. В первом случае используется специализированное оборудование в виде строительного фена или горелки. При холодной укладке рулонная гидроизоляция с самоклеящимся слоем наносится на предварительно огрунтованную битумным праймером поверхность. Для деревянных оснований настил делают без клеящих средств.
Рулонная гидроизоляция обладает рядом преимуществ:
- гарантирует быстрое закрытие площади пола;
- адаптирована к любым основаниям;
- эластична.
Важно учитывать и некоторые недостатки, которые оградят от ошибок во время укладки:
- при нестандартных формах пола приходится разрезать рулонный материал, что ведет к увеличению времени монтажа и строительных отходов;
- возникает неприятный запах при наплавлении;
- при неверном монтаже образовываются стыки, в которые попадает влага;
- при ненадлежащей подготовке рулонного материала (без расправления) возникают неровности и пузыри. В таком случае приходится надрезать материал и замазывать возникшие проблемные места мастикой для гидроизоляции.
К обмазочным составам относят мастики.
При выборе мастики не стоит пугаться ее яркого цвета – это делается для удобства монтажа, чтобы при нанесении состава контролировать степень покрытия и не оставлять участки без защиты.
Мастики бывают цементными, латексными и цементно-полимерными. Считаются долговечными (по сравнению с битумными).
Технология монтажа: мастика наносится шпателем, кистью или валиком. Жидкое состояние мастики гарантирует заполнение невидимых глазу трещин. Когда мастика застывает, образуется защитное покрытие. Стоит отметить, что битумную мастику предварительно нагревают. А цементно-полимерные и полимерные средства наносятся и в холодном состоянии. Обмазочная гидроизоляция имеет следующие преимущества:
- проста в нанесении – не требуются строительные навыки для равномерного покрытия;
- легко обрабатывает швы и стыки;
- подходит для локальной гидроизоляции;
- комбинируется с рулонной гидроизоляцией;
- создает бесшовное защитное покрытие;
- эластична.
К недостаткам такого типа гидроизоляции относят:
- низкую эластичность цементных растворов – не подходят для помещений, которые расположены в местах повышенной сейсмической активности;
- длительность «укладки».
Жидкие материалы изготавливаются путем смешивания битумной эмульсии и полимерных компонентов. Такая гидроизоляция наносится не только кистями, но и распыляющим оборудованием.
Технология монтажа: гидроизолирующие материалы представляют собой жидкую мастику или сухую смесь, которая перед нанесением разводится водой. Наносится этот состав кистями или распылителями.
Преимущества жидких гидроизолирующих средств:
- быстрое нанесение на поверхность пола;
- бесшовное покрытие;
- устойчивость к перепадам температур;
- пропитка основания (заполняются невидимые трещины).
Недостатки жидкой гидроизоляции:
- невозможность использования на покрытиях с сильными повреждениями;
- при деформации гидроизоляции реанимировать покрытие сложно.
Гидроизоляция стен
Гидроизоляция стен – еще один острый в строительстве вопрос. Нет сомнений, что гидроизоляции подлежат такие проблемные места, как:
- ванные комнаты;
- кухни;
- подвальные помещения;
- цокольные этажи.
Для гидроизоляции стен используют следующие материалы.
Битумная мастика наносится на стену кистью или валиком, создавая плотный защитный слой. Заполняет микротрещины на бетонных, кирпичных и блочных стенах. Важный нюанс –такая гидроизоляция используется только снаружи.
Полимерная мастика наносится как внутри, так и снаружи. Обладает теплоизоляционными «навыками». В качестве гидроизоляции стен характеризуется следующими преимуществами:
- легко и быстро наносится;
- оставляет плотное и ровное покрытие;
- огнебезопасна;
- экологична (применяется даже в ванных комнатах);
- быстро сохнет;
- широкий спектр расцветок (для решения дизайнерских задач);
- эластична.
Гидроизоляция глубокого проникновения гарантирует защиту стен на глубине до 1 м. Состав проникает в структуру стен и кристаллизуется внутри. Такую гидроизоляцию чаще используют для внутренних работ в квартирах.
Толь и рубероид применяются для наружных гидроизоляционных работ.
Пленочная и мембранная гидроизоляция – на стенах внутри и снаружи. Бюджетна и проста в применении. Главный недостаток – непрочна (грунт и вредители могут запросто повредить поверхность материалов).
Инъекционная гидроизоляция считается самым дорогим способом. Применяются эпоксидные растворы, акрилатные гели и полиуретановые средства. На поверхности стен на расстоянии не более 50 см делают отверстия, в которые под давлением вводятся защитные составы. Выполняется в тех случаях, когда иные способы гидроизоляции инициировать невозможно.
Для того, чтобы гидроизоляционные свойства дольше проявлялись, рекомендуется уделить особое внимание подготовительным процедурам:
- со стен удаляют отделку (если есть);
- ликвидируют дефекты (шлифуют или замазывают крупные щели, а также удаляют инородные элементы, например, гвозди);
- с поверхности стен удаляют грязь, пыль и жирные пятна;
- стены грунтуют двойным слоем с перерывами на высыхание.
Если гидроизоляция проводится для деревянных стен, рекомендуется обработать их поверхности антисептическими средствами, которые предотвратят гниение.
Гидроизоляция кровли
Каким бы надежным ни было кровельное покрытие, полной защиты от влаги добиться не удастся. Места, в которых часто возникают протечки: стыки, дымоходы, примыкания к стенам и вентиляция. На этапе строительства и монтажа важно предусмотреть все нюансы и произвести гидроизоляцию кровли.
Стоит помнить, что источник влаги лежит не только снаружи, но и изнутри. Защитить кровлю от снега и дождей недостаточно, важно позаботиться и о ликвидации внутренней угрозы – конденсата. В жилых домах во время бытовых манипуляций образуются водяные пары, кроме того, конденсат возникает и при разнице уличной и домашней температур. Так влага оседает на кровельном покрытии.
Ассортимент гидроизоляционных материалов для крыш велик.
Гидроизоляционный материал для кровли выбирают, учитывая следующие факторы:
- азновидность крыши;
- практичность;
- экологичность;
- безопасность;
- ремонтопригодность;
- стоимость;
- особенности монтажа.
Для плоских крыш строители используют рулонные или обмазочные гидроизоляционные средства, для скатных – мембранные.
Рулонная гидроизоляция универсальна в использовании и применяется для герметизации разных кровельных систем. Рулонные материалы характеризуются:
- достаточной толщиной;
- прочностью;
- устойчивостью к механическим воздействиям;
- применимы в разных климатических условиях.
Выделяют некоторые виды рулонной гидроизоляции. Наплавляемая изоляция представляет собой материал, который монтируется на поверхность с помощью горелки. Рулон размещают на покрытии, подогревая нижнюю сторону, и раскатывают.
Рулонная изоляция изготавливается и с клейкой основой. При укладке защитный слой удаляется и рулон раскатывается по поверхности крыши.
Монтируемая на битумную мастику гидроизоляция представляет собой жидкую субстанцию.
Кровельная мастика подходит для гидроизоляции металлических и бетонных крыш. Представляет собой эластичный вязкий материал, который при нанесении образует слой, защищающий поверхность от влаги.
В строительстве применима и жидкая гидроизоляция, которая может быть:
- битумно-полимерной (латексной) – безопасна и экологична, характеризуется повышенной степенью прочности сцепления с поверхностями;
- резино-битумной – эластична и устойчива к механическому воздействию (за счет наличия в составе резиновой крошки);
- с каучуковым наполнителем – считается самой надежной мастикой для гидроизоляции кровельных систем. Способна растягиваться на 20%, за счет чего степень стойкости к перепадам температур увеличивается.
Пленочная гидроизоляция – простой и практичный материал, который монтируется только на скатную кровлю. В строительстве применяют полиэтиленовую и полипропиленовую пленку. Полипропилен не считается эластичным, но характеризуется прочностью и устойчивостью к повышенным температурам. Полиэтилен, наоборот, эластичен и устойчив к отрицательным температурам.
Особый вид гидроизоляции для кровли – диффузионные мембраны. Такой материал производится из нетканых синтетических волокон. Эти средства характеризуются паропроницаемостью (выпускают внутренние водяные пары) и гарантируют надежную защиту от внешней влаги (атмосферных осадков).
При гидроизоляции монтируют и пароизоляционную пленку. Такой материал применяют на скатных крышах и укладывают изнутри перед слоем утеплителя. Эта пленка защищает теплоизоляцию от содержащейся в атмосфере влаги.
При выборе гидроизоляционного материала учитывают особенности крыши. У плоских крыш углы наклона не превышают 3-5°. Поэтому рекомендуется следовать следующему правилу: чаще используется наплавляемая гидроизоляция – рубероид и пергамин. Для долговременной эксплуатации «укладывают» битуминозную и полимерную рулонную гидроизоляцию.
Стоит отметить популярность напыляемых средств. Преимущество таких материалов – в создании цельного защитного слоя без стыков. Наиболее популярны:
- битумная резина;
- гидрофобизаторы.
Обмазочные гидроизоляционные материалы также эффективны для предотвращения проблем с излишней влагой. Такие средства создают цельный защитный слой, но наносятся вручную шпателями, валиками и специальными щетками-кистями. По способу нанесения делятся на горячие (предварительно нагреваются до 160-180 °C) и холодные.
Приклеиваемые:
- материалы с клейкой основой;
- монтируемые на битумную мастику.
Просты в укладке и пользуются большим спросом среди строителей.
Технология монтажа гидроизоляции для кровли:
- предварительно подготавливают основание;
- поверхность шлифуют, делают гладкой, без неровностей и крупных дефектов;
- рекомендуется избавиться от застойных зон. Если этого избежать нельзя, уменьшают их количество. В таких местах скапливается влага, образовываются лужи, собирается пыль и появляется плесень и грибки.
Важная деталь – борт в переходных местах (с горизонтальной на вертикальную плоскость). Такой элемент рекомендуется делать по следующим параметрам: высота 100 × ширина 100 мм, угол 45°.
Соблюдение такого правила гарантирует укладку без складок и воздушных пузырей.
Монтаж гидроизоляции выполняют в сухую погоду. Предварительно проверяется влажность перекрытий (этот параметр не должен превышать 4 %).
После этих манипуляций грунтуют основание. Для этого используют битумный праймер. После застывания средства приступают к укладке гидроизоляционного материала в соответствии с инструкцией и технологией монтажа.
Нужна ли гидроизоляция?
Почему строители и владельцы помещений заботятся о герметизации? Прежде всего гидроизоляция гарантирует защиту от воды, конденсата и пара. Стоит помнить, что влага оказывает разрушительное влияние:
- приводит к гниению деревянных перекрытий и настилов;
- преждевременно разрушает бетонные конструкции;
- ускоряет порчу покрытий размножающимся грибком.
Если не предусмотреть эти нюансы и не позаботиться о будущем помещения на этапе стройки, придется чаще делать косметический и капитальный ремонт. Образующийся грибок и плесень на поверхностях дома или иного помещения оказывает негативное влияние на здоровье человека и ведет к возникновению серьезных болезней (аллергии, астме и дерматиту).
Гидроизоляция призвана выполнять следующие функции:
- защищать перекрытия от воды, которая попадает с верхнего этажа или от соседей;
- защищать бетонную стяжку и напольное покрытие от влажности, попадающей снизу;
- «смягчать» последствия затоплений.
В многоэтажных домах владельцы квартир уделяют внимание герметизации туалетов, ванных комнат и кухонь. Гидроизоляцию «укладывают» на стены, пол и потолок. Изоляция также обязательна в местах, где расположены водопроводные и канализационные узлы. Конечно, такие элементы не видимы глазу, но именно они считаются наиболее неблагоприятными: конденсат или протечка в местах стыков могут навредить соседям снизу (на потолках и стенах проступают желтые пятна или отходят обои).
Стоит учесть факт, что в квартире, расположенной на первом этаже, рекомендуется герметизировать каждую комнату. Обустраивая лоджию или балкон, используют гидроизоляционные средства по всей площади.
Гидроизоляция частных домов требует большего внимания. На этапе строительства важно учесть нюансы и непредвиденные обстоятельства. В первую очередь здание защищают от земляной сырости и грунтовых вод. Не стоит забывать, что в холодный период бетонная стяжка подвержена промерзанию. При расширении замерзшей воды пористый бетон становится проводником влаги. В итоге страдает теплоизоляция, происходит гниение деревянных перекрытий и настила.
Таким образом, хозяева квартир и домов должны позаботиться о «здоровье» помещения. Важно довериться профессионалам, которые расскажут, какой тип гидроизоляции будет самым надежным, какие материалы для этого выбрать, и окажут непосредственную помощь в монтаже гидроизоляционных средств. Своевременность профилактических действий хозяев и строителей гарантирует дому долговременную эксплуатацию без форс-мажорных обстоятельств.
Опыт одновременного строительства подземной и надземной частей здания методом up-doun
В условиях плотной городской застройки, а также дефицита свободных участков подземное строительство приобретает особую актуальность, однако местная специфика и гидрогеологические условия делают задачу возведения подземных объектов очень непростой. Это стимулирует инженеров использовать новые методы, которые обеспечивают безопасную эксплуатацию окружающей застройки, позволяют проводить подземные работы практически на любой глубине даже в самых сложных инженерных и геологических условиях. Одним из таких является метод up-down, или «вверх-вниз». Такой способ позволяет на нулевой отметке выполнить перекрытие и продолжить строительство одновременно как вверх, так и вниз. Данная технология является актуальной в современных условиях строительства, так как позволяет возводить здания с меньшим задействованием близлежащих территорий. В статье описан принцип технологии up-down, представлен порядок производства работ, рассмотрены основные преимущества и недостатки данного метода, приведены результаты геотехнического мониторинга окружающей застройки.
Основной областью применения метода up-down является устройство глубоких котлованов в пределах плотной городской застройки. Обычно этот метод используется при невозможности выполнения грунтовых анкеров вследствие стесненных условий и существующей развитой подземной части на соседних участках [1–7]. Кроме того, этот метод используется при малых допустимых деформациях окружающих зданий и сооружений. Явным преимуществом метода up-down является высокий темп строительства при устройстве высотной части (рис. 1).
Рис. 1. Схема производства работ по методу up-down
При многих преимуществах этого метода строительства он в большинстве случаев ведет к удорожанию строительного производства по сравнению со строительством в открытом котловане. Особую сложность представляет собой организация снабжения и логистики при подобном виде работ [8]. Следует отметить, что устройство подземной части по методу «вверх-вниз» требует высокой квалификации подрядчика и детальной проектной проработки [9].
Для производства работ по устройству подземной части при данном методе строительства используется технологии «стена в грунте» и струйная цементация грунта (Jet-grouting). Проектирование конфигурации стены выполняется с учетом особенностей технологического оборудования (гидрофрезы). В ходе подготовительных работ по контуру будущей ограждающей конструкции выполняется форшахта шириной 60…80 см и глубиной до 3,0 м. Стенки форшахты раскрепляются железобетонными монолитными конструкциями.
Разработка грунта в траншее и бетонирование выполняются под защитой глиняного тиксотропного раствора, приготовляемого из бентонитовой глины, что обеспечивает устойчивость стенок траншеи от обрушения. Параметры раствора корректируются при производстве работ на опытном участке.
Укладка бетонной смеси панелей ограждающей конструкции производится методом вертикального подъема трубы. Бетонирование стен под защитой глиняного раствора должно выполняться не позднее чем через 8 часов после образования траншеи в захватке. Бетонирование одной захватки проводится непрерывно на всю высоту. Между захватками выполняется холодный рабочий шов, а армирование захватки — сборными пространственными арматурными каркасами. Глубина ограждающей конструкции по данной технологии может достигать 25…30 м.
По грунтовым условиям «стена в грунте» может применяться в любых дисперсных грунтах.
При устройстве больших котлованов, внутри которых возводится здание или сооружение, ограждающие конструкции, выполненные методом «стена в грунте», используют как внешние стены подземной части. В этом случае нагрузка от здания передается на фундаменты, не связанные с ограждающими стенами.
При необходимости ограждающие конструкции, устраиваемые методом «стена в грунте», могут выполнять двойную функцию: являются и ограждением котлована, и конструктивным элементом.
Современные технологии позволяют устраивать конструкции подземных сооружений разных форм, но традиционные и наиболее часто встречающиеся — конструкции из прямолинейных стенок.
При наличии грунтов, содержащих твердые включения природного или техногенного происхождения (крупные валуны, обломки бетонных конструкций, каменной кладки и др.), при проходке траншеи используется техника, оснащенная фрезерным оборудованием, например, фирм «Бауэр», «Касагранде».
Использование грейферного оборудования, которым крупные включения извлекаются, может привести к деформированию стенки траншеи, падению уровня тиксотропного раствора и деформациям окружающего массива и близ расположенных зданий.
Для надежного уплотнения проблемных стыков между панелями траншейных стен, как показал опыт строительства, успешно может быть применена технология струйной цементации jet-grouting. Она заключается в разрушении и перемешивании грунта мощнонапорной струей цементного раствора, исходящего под высоким давлением из монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны. В результате в грунтовом массиве формируются сваи диаметром 0,6–1,5 м из нового материала — грунтобетона с достаточно высокими несущими и противофильтрационными характеристиками. При этом цементационные работы могут выполняться как снаружи ограждающих котлован стен, так и изнутри котлована до его разработки. С этой целью в зависимости от прогнозируемой величины раскрытия стыков с глубиной могут быть применены неармируемые или армируемые металлическими трубами грунтоцементные колонны диаметром 60 или 80 см.
Для разработки грунтового ядра внутри подземного сооружения, возводимого способом «стена в грунте», рекомендуется применять технологию, которая предусматривает разработку вначале центральной части грунтового массива на глубину одного яруса с сохранением по периферии нетронутых участков. Такой прием облегчает работу ограждающей конструкции. Затем монтируются распорные конструкции, и разрабатывается оставшаяся часть грунта. Одним из существенных преимуществ данных технологий является возможность устройства как отдельных, так и протяженных подземных конструкций с поверхности земли без экскавации котлована [10].
Производство работ по методу up-down считается одним из самых сложных видов строительного производства с геотехнической точки зрения и предусматривает комплексную программу мониторинга в период строительства здания [11].
- Характеристика объекта строительства
Рассматриваемая площадка строительства обладает практически всеми перечисленными осложняющими факторами:
Инженерно-геологические и гидрогеологические условия.
В геологическом строении площадки принимают участие следующие элементы (рис. 2): ИГЭ-1. Современные техногенные отложения, песчано-суглинистые грунты со щебнем кирпича. ИГЭ-2. Глина мягкопластичной консистенции. ИГЭ-3. Суглинки мягкопластичной и тугопластичной консистенции. ИГЭ-4. Супеси пластичные. ИГЭ-5. Пески пылеватые, средней плотности, водонасыщенные. ИГЭ-6. Пески мелкие, средней плотности, водонасыщенные. ИГЭ-7. Пески средней крупности, средней плотности, водонасыщенные. ИГЭ-8.1. Глина полутвердая. ИГЭ-8. Мергель малопрочный. ИГЭ-9.1. Известняк, разрушенный до щебня и дресвы. ИГЭ-9. Известняк малопрочный. ИГЭ-10. Глина полутвердая.
Подземная вода встречена на глубине 3,7…4,0 м от поверхности.
В представленных инженерно-геологических условиях, при наличии в основании значительной толщи слабых грунтов и высоком уровне грунтовых вод, основным требованием к ограждающей конструкции котлована является обеспечение минимального поступления воды в котлован и ограничение дополнительных вертикальных перемещений окружающей застройки. Для определения зданий и сооружений, на которые возможно влияние от строительства проектируемого, предварительно назначается 30-метровая зона, которая впоследствии уточняется расчетами. Выполняется обследование зданий, определяется история их строительства, техническое состояние основных конструктивных элементов. Величина допустимого влияния определяется исходя из условия обеспечения надежности здания и зависит от его технического состояния и конструктивной схемы.
Рис. 2. Инженерно-геологический разрез площадки строительства
Градостроительная и геотехническая ситуация.
Строящееся здание возводится в существующем квартале исторической застройки на месте демонтированного здания. При этом по градостроительным условиям было необходимо сохранить исторический фасад здания, выходящий на улицу. В зону влияния строительства попадают 15 зданий, техническое состояние зданий по результатам обследования оценено как удовлетворительное, предельные дополнительные осадки этих зданий ограничены диапазоном 10…30 мм. Для обеспечения сохранности и механической безопасности зданий при производстве работ по строительству здания и в ходе его эксплуатации необходимо было выполнить комплекс работ по улучшению механических свойств грунтовых оснований (метод компенсационного нагнетания цементного раствора) и усилению конструкции фундаментов. На всех этапах производства работ был организован мониторинг за развитием вертикальных перемещений и техническим состоянием основных конструкций зданий. Схема расположения наблюдательных марок приведена на рис. 3.
Рис. 3. Схема размещения наблюдательных марок (вертикальные перемещения)
Характеристика строящегося здания.
Здание монолитное, железобетонное, с максимальной отметкой верха 34,10 м, прямоугольной формы в плане, состоящее из 6-этажной надземной части и 3-этажной подземной части (гаража). Несущие конструкции — продольные и поперечные монолитные железобетонные стены и колонны. Максимальная глубина котлована 12,60 м. Способ разработки котлована up-down: заглубление под защитой дисков плит перекрытий с возможностью одновременного строительства вверх. Конструкция ограждения котлована: траншейная стена толщиной 640 мм, выполняемая гидрофрезерным оборудованием (базовая машина BAUER BG-28 с гидрофрезой BC-32). Фундамент — свайное поле со сваями-бареттами, опирающимися на однородный скальный грунт (известняки). Вся эксплуатационная нагрузка передается на сваи, железобетонная плита подстилающего слоя толщиной 250 мм не связывается со сваями.
2. Последовательность выполнения работ
Производство работ по устройству подземной части здания выполнялось в следующей последовательности:
Этап 1. Выполнение компенсационного нагнетания цементного раствора в грунтовое основание фундаментов зданий окружающей застройки. Усиление конструкции фундаментов зданий окружающей застройки. Устройство буроинъекционых свай в основании фундаментов сохраняемой части фасада (рис. 4).
Рис. 4. Схема выполнения работ по усилению грунтового основания фундаментов существующих зданий
Усиленный таким образом грунтовый массив является новым техногенным образованием, обладающим высокой степенью жесткости. Методика уплотнения позволяет уплотнять не только дисперсные связанные грунты (глины, суглинки, супеси), но и несвязанные дисперсные грунты (пески, насыпные техногенные грунты). Расширение возможностей применения технологии на широком спектре грунтов происходит за счет подбора качественной характеристики раствора, обеспечивающей ее высокую проникающую способность. Наличие грунтовых вод не является противопоказанием к применению высоконапорной инъекции.
Этап 2 (рис. 5). Выполнение форшахт для устройства ограждения по периметру подземной части здания и для выполнения свай-баретт. Производство работ по устройству монолитной железобетонной плиты рабочего уровня с направляющими гильзами для устройства скважин цементации. Бурение скважин и цементация скального грунта. После цементации вдоль периметра ограждения котлована образуется слой скального грунта с достаточными противофильтрационными свойствами для разработки вертикальных траншей
Рис. 5. Этапы устройства форшахт ограждения по периметру и баретт, цементации основания и бетонирования плиты рабочего уровня
Рис. 6. Этапы устройства ограждающей конструкции, свай-баретт и экскавации котлована
под защитой бентонитового раствора. Водопроницаемость зацементированных грунтов контролируется по величине удельного водопоглощения, установленного при гидравлическом опробовании контрольных скважин. В основании баретт формируется непрерывный пласт сплошного зацементированного скального массива с нормативным пределом прочности на одноосное сжатие — R_с≥11,0 МПа. Для контроля прочности выполняется отбор образцов и их лабораторные испытания.
Этап 3 (рис. 6). Устройство траншейной стены ограждения подземной части методом «стена в грунте» гидрофрезерным оборудованием (единичная заходка — 2800 х 640 мм) в две очереди по захваткам с заведением в водоупор (ИГЭ-10) не менее чем на один метр. Устройство замыкающих грунтобетонных элементов, выполняемых по технологии струйной цементации грунта (Jet-1), между криволинейными захватками с заведением до отметки кровли скального грунта (ИГЭ-8).
Этап 4. Устройство баретт (2800 х 640 мм) с «сердечниками» под временные и постоянные железобетонные и стальные колонны и баретт под башенный кран по технологии «стена в грунте».
Этап 5. Демонтаж форшахт и железобетонной плиты рабочего уровня. Устройство фундамента башенного крана. Срубка шламового бетона верхней части ограждения котлована на высоту 500 мм. Устройство обвязочной балки и периферийной части плиты перекрытия на отметке (-0.100) по инвентарной опалубке.
Этап 6. Поэтапная экскавация котлована до отметки -4,550 м. Демонтаж временных колонн.
Этап 7. Устройство монолитной железобетонной плиты перекрытия на отметке (-4.550) по бетонной подготовке. Устройство вертикальных несущих конструкций минус первого этажа.
Этап 8. Устройство центральной части плиты перекрытия с технологическими проемами на отметке (-0.100). Эта конструкция позволяет вести работы по устройству надземной части здания, поскольку опирается на ранее выполненные сваи баретты и не требует устройства фундаментной плиты на минус третьем уровне. Начало строительства надземной части здания без ограничения скорости производства работ и этажности.
Этап 9. Разработка грунта котлована малогабаритной техникой до отметки -8.500. Устройство монолитной железобетонной плиты перекрытия минус второго этажа на отметке -8.200.
Этап 10. Разработка грунта котлована малогабаритной техникой до отметки -12,600 м. Срубка и оформление оголовков баретт. Устройство дренажной системы по дну котлована. Устройство монолитной железобетонной плиты пола минус третьего этажа.
Этап 11. Устройство вертикальных несущих конструкций минус третьего этажа.
Этап 12. Завершение работ по устройству монолитной железобетонной плиты минус второго этажа. Устройство пандусов и лестничных маршей. Устройство внутренней вертикальной гидроизоляции и прижимной монолитной железобетонной стенки на минус третьем этаже. Для устройства монолитной прижимной стенки в перекрытиях были предусмотрены технологические гильзы-направляющие.
Этап 13. Устройство вертикальных несущих конструкций минус второго этажа. Устройство внутренней вертикальной гидроизоляции и прижимной монолитной железобетонной стенки на минус втором этаже.
Этап 14. Ликвидация временного технологического проема в железобетонной плите на отметке -0.100. Демонтаж временных колонн.
Этап 15. Демонтаж башенного крана. Демонтаж ростверка и баретт башенного крана. Устройство внутренней вертикальной гидроизоляции и прижимной монолитной железобетонной стенки на минус первом этаже. Устройство наружной вертикальной гидроизоляции стилобатной части здания и благоустройство территории.
3. Геотехнический мониторинг
В ходе геотехнического мониторинга выполнялись высокоточные геодезические измерения отметок установленных деформационных марок, оценивалась динамика развития вертикальных перемещений зданий и проводилась визуальная оценка их технического состояния. Динамика развития наиболее интенсивных вертикальных перемещений показана на рис. 7. Вертикальные перемещения остальных марок имеют меньшие значения. Относительная разница дополнительных осадок фундаментов существующих зданий также не превысила предельно допустимого уровня.
Рис. 7. Динамика развития вертикальных перемещений деформационных марок
О стабилизации осадок зданий окружающей застройки можно судить по изменению скорости их развития, а она имеет явную тенденцию к снижению. Это можно хорошо проследить на графике построенных по данным наблюдений. Если в начальный период наблюдения она составляла 0,1…0,15 мм/сут, то через 90 суток она составила 0,03…0,45 мм/сут, следовательно, снизилась в 2,5 …3,0 раза. Такое снижение скорости развития абсолютной величины вертикальных перемещений свидетельствует о процессе их стабилизации.
Заключение
Выбор метода производства работ up-down по устройству здания в стесненных городских условиях оказался полностью оправданным. Использованные при реализации этого метода технологии позволили выполнить работы в установленные сроки, с качеством обеспечивающим механическую безопасность как строящегося объекта, так и окружающей застройки. Производство работ хотя и является технически сложным, но при надлежащем уровне мониторинга позволяет оптимизировать сроки проведения работ. Полученный в ходе строительства опыт может быть в дальнейшем использован при проектировании и строительстве объектов такого уровня сложности.
Литература
1. Абелев М. Ю. Особенности технологии проведения работ по устройству фундаментов: Учеб. пособие / М. Ю. Абелев, Б. М. Красновский. М.: Б. и., 1980. — 45 с.
2. Абелев М. Ю. Деформации сооружений в сложных инженерно-геологических условиях. М.: ЦМИПКС при МИСИ им. В. В. Куйбышева, 1982. — 290 c.
3. Строительство зданий и сооружений в сложных грунтовых условиях / [М. Ю. Абелев, В. А. Ильичев, С. Б. Ухов и др.]; под ред. М. Ю. Абелева. М.: Стройиздат, 1986. — 104 с.
4. Абелев М. Ю., Чунюк Д. Ю, Бровко Е. И. Выправление кренов высотных промышленных и гражданских зданий // Промышленное и гражданское строительство. 2016. — № 11. — С. 54–59.
5. Катценбах Р., Шмитт А., Рамм Х. Основные принципы проектирования и мониторинга высотных зданий Франкфурта-на-Майне. Случаи из практики // Реконструкция городов и геотехническое строительство. 2005. № 9. C. 80–99.
6. Конюхов Д. С. Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения. М.: Архитектура, 2005. — 298 с.
7. Chang-Yu Ou. Deep Excavations. Theory and Practice. London: Taylor & Francis, 2006. — 532 p.
8. Щерба В. Г., Абелев К. М., Храмов Д. В., Сагалаков Г. В., Бахронов Р. Р. Особенности обеспечения объектов строительства монолитных многоэтажных зданий в стесненных городских условиях. //Вестник МГСУ. — 2008. — № 3. С. 146–149.
9. Юркевич П. Б. Возведение монолитных железобетонных перекрытий при полузакрытом способе строительства подземных сооружений //Подземное пространство мира. — 2002. — № 1. — С. 13–22.
10. Makovetskiy O., Zuev S. Practice device artificial improvement basis of soil technologies jet grouting. Procedia Engineering. — 2016. — Vol. 165: 15th Intern. sci. conf. Underground Urbanisation as a Prerequisite for Sustainable Development 12–15 Sept. 2016, St. Petersburg, Russia. — P. 504–509.
11. Маковецкий О. А. Зуев С. С. Опыт проведения испытаний баретты большой длины в условиях плотной городской застройки // Жилищное строительство. 2018. — № 9 —С. 13–18.
Авторы статьи:
М. Ю. АБЕЛЕВ, С. С. ЗУЕВ , Р. Р. АХМЕТШИН
Центр инновационных технологий в строительстве Института ДПО ГАСИС НИУ ВЩЭ
АО «Нью Граунд»
Игорь Мурашов: строительные машины и оборудование XCMG являются воплощением современных высоких технологий и качества
Специализированная техника китайского концерна XCMG активно завоевывает российский рынок. Машины и оборудование данного бренда все чаще задействуются на строительных объектах нашей страны. Об особенностях производимых концерном машин, предназначенных для строительства фундаментов и подземных сооружений, рассказал порталу ASNinfo.ru Игорь Мурашов, специалист по буровым установкам компании «СюйГун Ру», являющейся официальным дистрибьютором XCMG в России.
Расскажите поподробнее о деятельности концерна XCMG. Какие достижения можете отметить?
Концерн XCMG ( Xuzhou Construction Machinery Group) был основан в 1989 году в китайском городе Сюйчжоу. За сравнительно короткое время он стал одним из мировых лидеров по производству дорожно-строительной техники. Наша компания ООО «СюйГун Ру» является официальным дистрибьютором XCMG в России, осуществляет поставки большинства видов спецтехники концерна, а также запасных частей.
Приведу несколько показательных цифр. В настоящее время XCMG занимает 4-ое место в мире среди 50-ти крупнейших производителей строительной техники (согласно ежегодному международному рейтингу журнала «Желтая таблица 2020»). Продукция концерна экспортируется более чем в 130 стран мира. Техника, выпускаемая под маркой XCMG, производятся в тесном сотрудничестве с самыми известными мировыми производителями, такими как Liebherr, ThyssenKrupp, Caterpillar. Компании принадлежит контрольный пакет акций компании Schwing - второго по величине производителя бетононасосов в Германии, также немецкой Fluitronics и AMCA Hydraulics из Нидерландов. Численность персонала XCMG - более 26 тыс. человек.
Добавлю, что более 200 млн долларов концерн инвестировал в строительство производственной площадки в Бразилии, 50 млн евро - в строительство нового исследовательского центра в Krefeld's Europark Fichtenhain в Германии. Создана перспективная производственная площадка в Польше. В самый ближайший период планируется открыть 12 заводов XCMG за пределами КНР, а также создать 8 региональных центров продаж по всему миру. Можно с уверенностью сказать, что строительные машины и оборудование, производящиеся под брендом XCMG уже давно узнаваемы и являются воплощением современных высоких технологий и качества.
А можете привести данные по производству буровых установок и спецтехники для строительства фундаментов и подземных сооружений?
Подразделение компании по выпуску машин для выполнения фундаментных и специальных подземных работ называется Xugong Foundation Construction Machinery Co., Ltd. Оно было образовано в январе 2010 года. Площадь предприятия занимает около 100 тыс. кв. м, из них 30 тыс. кв. м - производственные корпуса. Штат сотрудников насчитывает всего около тысячи человек, но современные технологический процесс позволяет выпускать около 1100 единиц машин в год.
На текущий момент завод выпускает роторные буровые установки, анкерные буровые установки, установки горизонтально-направленного бурения, проходческие щиты для микротоннелирования, горнопроходческие комбайны, машины для выполнения работ по технологии «стена в грунте» с грейферным навесным оборудованием или гидрофрезой.
Какие модели сейчас производятся в данном сегменте? Какие их ключевые характеристики можно выделить?
В настоящее время роторные буровые установки XCMG выпускаются под серией XR, крутящий момент вращения ротора которых составляет от 80 кН/м до 793 кН/м. Они способны выполнять работы по различным технологиям: бурение при помощи телескопической штанги келли, CFA (непрерывный шнек), метод раскатки грунта, DTH (пневмоударник). Наш завод буровых машин также может похвастаться тем, что гигантская буровая установка - XR800E - была спроектирована и построена именно на нем. Эта уникальная машина весом в 320 тонн способная бурить диаметром до 4600 мм. Линейка установок «Стена в грунте» серии XG с подъемным усилием 500 - 700 кН с помощью двух синхронно работающих лебедок, расположенных в задней части машины, может сооружать траншеи шириной от 300 до 1500 мм на глубину до 105 м. При этом, по сравнению с классическим тросовым грейфером, его гидравлический собрат обеспечивает более точное копание, с возможностью изменения положения грейфера в траншеи при помощи специальных лап на гидроцилиндрах, которыми можно отталкиваться от стен, тем самым меняя положение грейфера в траншее. Гидравлические фрезы XCMG зарекомендовали себя как высокотехнологичный, точный и производительный инструмент для разработки траншеи «стена в грунте» в твердых и скальных породах. Ширина траншеи может быть от 800 до 1500 мм, а глубина может достигать 85 метров.
Стоит еще упомянуть о популярном в последние годы в России классе многофункциональных машин для укрепления и стабилизации грунтов по таким технологиям, как Jet grouting, анкерное крепление, микросваи и бурение с пневмоударником. В этом сегменте завод представил свою модель XMZ120, способную создать достойную конкуренцию европейским производителям машин подобного класса.
Владельцы и операторы буровых машин XCMG в России уже положительно оценили плавную и информативную работу гидравлики, систему автоматической смазки шарнирных соединений и, как следствие, более легкое и простое ежесменное техническое обслуживание, а также лебедку с намоткой каната в один слой, что позволяет продлить срок службы дорогостоящих стальных канатов на машине.
В качестве производителей комплектующих для буровых машин XCMG были выбраны компании - мировые лидеры по производству компонентов для специальной техники. Это такие всемирно известные бренды, как Cummins, Rexroth, Bonfiglioli, Freudenberg, Hella, Pfeifer, Eaton, FAG и др. Всё вышеперечисленное, в комплексе с высокими стандартами качества XCMG, дает на выходе надежную и сбалансированную по техническим параметрам машину.
Можно ли говорить о глубокой цифровизации продукции XCMG?
Это действительно так. Всем известно, что Китай является лидером в производстве электронных высокотехнологичных систем, которые используются в нашей повседневной жизни, и буровые XCMG так же не остались обделенными высокотехнологичными системами. Так, управление в машинах осуществляется с помощью технологии интеллектуального управления контроллером с CAN шиной, что позволило упростить интерфейс управления и вывести все данные, за которыми должен следить оператор буровой установки во время работы, на один компактный дисплей. Раньше же приходилось следить за множеством достаточно крупногабаритных аналоговых приборов. За всеми неисправностями в работе машины можно также наблюдать в соответствующем меню, быстро находя и понимая, какой датчик или какая система вышли из строя или дали сбой. Ещё одной особенностью китайских машин XCMG является наличие ярких светодиодных фонарей для освещения рабочей зоны. Для слепой зоны сзади и главной лебедки предусмотрены инфракрасные камеры с высоким разрешением, которые, в отличие от традиционных зеркал, обеспечивают хороший обзор в любое время суток и в любую погоду.
Растет ли спрос на буровые установки XCMG в России?
Сейчас буровые установки марки XCMG активно завоевывают российский рынок и доверие наших строителей к китайской строительной технике. География поставок включает в себя многие города России, расположенные в различных климатических зонах и имеющие свои особенности геологических слоев грунта. Роторные буровые установки были проверены в переменчивом климате Приморского края. в Мурманской области им приходилось бурить попадающиеся на разной глубине большие валуны В суровых морозах Сибири и Крайнего Севера они сохраняли возможность работы вплоть до температуры -40°С. В Москве грейферными установками «стена в грунте» строятся станции метро: «Аминьевское шоссе», «Мичуринский проспект», «Проспект Вернадского», «Славянский мир».
Мы признательны тем людям и компаниям в России, которые оказали нам глубокое доверие и остановили свой выбор на марке XCMG, и надеемся, что другие строители, которые ищут новые машины для своих амбициозных проектов, также выберут XCMG в качестве долгосрочного надежного партнера!
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ: