Пластиковые окна
Пластиковые окна- неотъемлемая часть архитектуры современности. Стеклопластиковыми конструкциями производят остекление промышленных объектов, жилых домов и частных застроек. Пластиковые окна по праву можно назвать успешным сочетанием инженерной мысли и достижений химической промышленности.
Впервые оконные рамы из поливинилхлорида были запатентованы в Германии в 1952 году. Создателем первых пластиковых рамных конструкций признан немецкий конструктор Хайнц Паше. Сырьем для производства оконных конструкций служит поливинилхлорид или ПВХ. Вещество было синтезировано в 1835 году французским химиком Анри Виктором Реньо, но промышленного распространения не получило. Значительно позже, в 1926 году американским химиком Уалдо Лонсбери Семоном была разработана методика по получению и улучшению пластичности полимера. С этого времени ПВХ прочно занял свое место в промышленности, потеснив на сырьевом рынке металл, древесину и некоторые виды пластических масс.
Масштабное производство рам из ПВХ началось в 60-х годах двадцатого столетия. И продукция быстро заполнила Европейские страны. В Россию этот товар пришел в начале девяностых годов, но не имел взрывного спроса, так как стоимость ПВХ-окна была ощутимо высока. Со временем производство стало налаживаться в России, и цена пошла вниз, а спрос многократно вырос. Сегодня предпочтение пластиковым окнам отдают подавляющее большинство пользователей и застройщиков благодаря высоким функциональным свойствам:
- Прочности.
- Долговечности.
- Шумоизоляции.
- Пониженной теплопроводности.
- Герметичности.
Устройство пластикового окна
Конструкции пластиковых окон любого производителя принципиально ничем не отличаются и состоит из:
- Рамы. Каждая оконная конструкция обязательно включает в себя несущий каркас из ПВХ- профиля. Профиль выпускается толстостенным – толщина наружной стенки не менее 3 мм. Средней толщины- 2,5 мм. И тонкостенным- толщина наружной стенки не нормируется. Для обеспечения жесткости внутри усилен нержавеющим металлом. Профиль представляет собой пустотелый брусок из поливинилхлорида, разделенный внутри отсеками или камерами. Выпускают 3-камерный профиль, 4-камерный, 6-камерный. От количества секций-камер зависит теплопроводность оконного каркаса. Необходимо отметить, что выпускают отдельно профиль под рамы, створки и импосты. Благодаря унификации ПВХ- профиля возможно производство окон любого размера и геометрической конфигурации.
- Створки. Отдельные застекленные конструкции из пвх- профиля, монтируемые в оконную раму. Предназначены для открывания и проветривания. Если эти функции в оконной системе не предусмотрены, то створки отсутствуют, а стеклопакет интегрируется в каркас.
- Импост. Элемент оконного каркаса, разделяющий его на секции. Служит для примыкания створок и обеспечения необходимой жесткости всей конструкции. Выполняется из профиля Т-образной формы.
- Штапик. Съемная деталь оконной системы. Нужен для фиксации стеклопакета. Для герметизации оснащен резиновым уплотнителем.
- Стеклопакет. Комбинация стекол, разделенных рамками, представляет собой конструкцию из двух или трех стекол- пакет. Дистанционные рамки, отделяющие стекла на определенное расстояние друг от друга, изготавливают из алюминия, нержавеющей стали, пластика и влагопоглощающего материала. Наиболее качественные выполняют из профиля с осушителем и теплоизолированными поверхностями, чтобы избежать появления мостиков холода. Для утепления и звукоизоляции из межстекольных камер некоторых моделей окон откачивают воздух или заполняют внутреннее пространство между стекол инертным газом аргоном.
- Фурнитура. В традиционном варианте применяется поворотно-откидная система манипуляций со створками окна, используются петли и ручки, механизмы открывания-закрывания, фиксаторы, ответные планки.
- Отливы. Устанавливаются с внешней стороны окна. Предназначены для отведения влаги стекающей с поверхности оконной конструкции. Выполняются из оцинкованной листовой стали или пластика.
- Обналичка. Предназначена для обрамления и декорирования внутренней и внешней стороны оконного проема.
- Подоконник. Элемент, прикрывающий нижнюю часть оконного проема с внутренней стороны. Подоконники производят из толстостенного пластикового профиля, дерева, натурального или искусственного камня.
В подавляющем большинстве случаев для изготовления окон из ПВХ и аксессуаров используется пластик белого цвета, так как имеет респектабельный вид. Но нередко профиль ламинируется под природные материалы.
Функционал пластиковых окон
Пластиковые окна призваны:
- Обеспечить беспрепятственный доступ света в помещение.
- Регулировать воздухообмен по желанию владельца.
- Создавать определенный уровень шумоизоляции.
- Препятствовать появлению сквозняков.
- Выполнять и сохранять эксплуатационное назначение в течение всего срока службы.
- Быть безопасным в использовании.
Данный перечень- начальный уровень функциональных возможностей пластиковых оконных систем. Современные производители предлагают потребителям доукомплектовать пвх-окна дополнительными опциями, которые повышают качество жизни в целом.
- Энергосберегающий пакет. Это комплексная опция. Включает в себя заполнение межстекольных камер инертным газом, и напыление на стекло невидимого слоя серебра и оксида титана. В результате происходит отражение тепловой энергии от нагревательных приборов обратно в комнату, при этом не возникает препятствий доступу в помещение световому спектру. Инертный газ обладает меньшей теплопроводностью чем воздух, поэтому отведение тепла из помещения зимой и доступ тепла летом происходят менее интенсивно.
- Шумоизоляционные окна. В условиях оживленного городского ритма жизни неизбежно возникает повышенный уровень шума, связанный с автотранспортом, воздушными судами, криками людей, голосами животных, технологической деятельностью человека и другими причинами. Важно не допустить проникновение шума в жилище для того, чтобы иметь возможность комфортного проживания и отдыха. Помогают гасить звуковые колебания стекла толщиной от 6 мм. В стандартных стеклопакетах используется стекло толщиной 4 мм. Применение толстого, в 6 миллиметров, стекла снижает уровень шумовой нагрузки на 10 %. Хорошо справляется с задачей шумоизоляции тройное остекление, установка дистанционных рамок разной ширины, применение стекла, изготовленного по технологии триплекс. Триплекс- это многослойная конструкция, состоящая из двух и более стекольных листов с проложенной между ними полимерной пленкой. Достоинством таких стекол выступает особенность не колоться на острые опасные осколки при механическом ударе. При разрушающем воздействии на листе стекла появляются трещины, но пленка не позволяет рассыпаться и удерживает материал в площади окна.
- Микропроветривание. Все пластиковые окна, имеющие створки наделены функцией «проветривание». Но расстояние откидывания створки бывает избыточно и приводит к сквознякам или попаданию влаги при дожде, что не желательно, особенно если в доме есть дети. Этого несложно избежать, заказав монтаж дополнительной фурнитуры, которая обеспечит пошаговое откидывание створки окна от минимального в 2 мм. до максимального предела- 25мм.
- Москитная сетка. Данная опция, в зависимости от применяемой сетки, несет в себе функции не только защиты от насекомых, но и от попадания крупных частиц пыли и пыльцы, и может обеспечить безопасность домашним животным. Монтируется сетка в рамку из пластика или алюминия. Бывают открывающиеся и стационарные. Стационарные легко крепятся к оконному каркасу специальными крепежами. Открывающиеся представляют собой конструкцию похожую на дверь, монтируется на петлях. Используется в балконных дверях, не мешает доступу на балкон или лоджию. Существуют рулонные варианты монтажа москитной сетки. В этом случае на оконную раму крепится вал с намотанной сеткой. При необходимости легко отпускается по направляющим, закрывая проем, и фиксируется внизу рамы.
- Детская безопасность. Набором этих опций не стоит пренебрегать. Это не сильно удорожит покупку, но предотвратит нежелательные ситуации, связанные с чрезмерным любопытством детей. Безопасное использование пластиковых окон обеспечивается использованием специальной фурнитуры:
-Ручка с ключом. В запертом состоянии блокирует открывание створки в любом положении. Это не всегда удобно, так как делает невозможным проветривание помещения.
-Нижний замок. Устанавливается на раму, а ответный элемент на створку. В замкнутом положении разрешает открывать окно на проветривание, но делает невозможным открытие створки настежь.
- Солнцезащитный пакет. По желанию заказчика в стеклопакете могут тонированные стекла, которые уменьшат поступление солнечного света в офис или квартиру. По аналогии с энергосберегающим пакетом могут применяться стекла с напылением из оксидов серебра, которое отражает инфракрасное излучение. Этим достигается стабильность внутреннего температурного режима без потери освещенности.
- Защита от взлома. Огромное число краж осуществляется именно через окна. Внимание воров привлекают квартиры и офисы на первых и на последних этажах, а также загородные коттеджи и дачи. Для безопасности владельцев и сохранности их имущества производителями разработаны системы, повышающие уровень противодействия злоумышленникам:
- Триплекс. Многослойная конструкция, которая не позволяет мгновенно разбиться стеклу.
- Усиление штапика и стеклопакета. Штапик совместно или отдельно со стеклопакетом вклеиваются в каркас окна, тем самым усложняя процесс вынимания стеклопакета из рамы.
- Противовзломная фурнитура. Это титановая пластина, установленная в районе ручки, препятствует высверливанию механизма.
Тщательно продуманная система анти-взлом значительно увеличивает время проникновения в жилище или офис злоумышленникам. В данной ситуации время играет против преступников, и технические средства, интегрированные в окна, помогут предотвратить незаконный доступ без вытекающих последствий.
Монтаж пластиковых окон
Работы по установке пластиковых окон включают в себя:
- Снятие размеров. Замер должен производить квалифицированный специалист. От этого зависит качество будущего пластикового окна
- Демонтаж прежней конструкции. Бывает разрушающего действия, при котором старую конструкцию выпиливают и утилизируют; и неразрушающего- при этом сохраняют целостность окна для дальнейшего использования, например, на даче.
- Подготовительные работы. Обеспечение доступа к оконному проему, удаление цементной пыли, остатков монтажной пены и частей старой конструкции, доставка к месту монтажа всех необходимых элементов.
- Монтаж. Сюда входит:
- Установка каркаса без створок
- Инсталляция паро-и-гидроизоляционных пленок
- Крепление рамы к проему
- Герметизация монтажной пеной
- Вставка и фиксация стеклопакета
- Финальные работы:
- Установка откосов, отливов
- Регулировка фурнитуры
- Удаление защитных пленок.
Ошибки при установке окон
Принимая работы по установке пластиковых окон, следует обратить внимание на возможные ошибки при монтаже ПВХ окон.
- Уровень положения каркаса в оконном проеме. Легко проверить водяным уровнем или открыв створку в вертикальном положении. Если створка под своим весом не смещается ни в сторону закрытия, ни в сторону открытия, значит вертикальный уровень выдержан в пределах нормы. В обратном случае окном будет неудобно пользоваться и повышается износ отдельных деталей фурнитуры.
- Качество фурнитуры. При открывании- закрывании окна в разных режимах не должно происходить подклиниваний, должна прослеживаться плавность хода, не требуется чрезмерных усилий для манипуляций.
- Примыкания стеклопакетов должно быть загерметизировано влагостойким герметиком.
- Места запенивания должны быть закрыты подоконником или откосами. Монтажная пена быстро разрушается под действием ультрафиолета. Так как в застывшем виде это пористый материал, то очевидно, что пена впитывает и удерживает влагу. Поэтому многократные циклы замерзания-оттаивания разрушающе действуют на слой пены и приводят к увеличению теплопотерь и неравномерной усадке пластикового окна.
- В холодное время очень информативно проявляет себя некачественная гидроизоляция в виде влаги на стеклах и профиле. Плохая герметизация выдает себя притоком наружного воздуха- сквозняк.
Обслуживание пластиковых окон
Пластиковые окна– это надежная, продуманная инженерная конструкция. Но чтобы оконная система прослужила долгие годы и не создавала трудностей, ее требуется периодически обслуживать. Уходу и обслуживанию подлежат:
- Профиль рамы. После монтажа нужно удалить все защитные пленки, так как со временем удалить это будет сложно. Необходимо очищать от пыли и грязи щелочными моющими средствами. Нельзя применять грубые абразивные вещества, растворители, кислотные средства, так как поливинилхлорид может стать шероховатым, потерять фактуру, пожелтеть. При смене сезонов нужно очищать от грязи места примыкания створок к каркасу.
- Стеклопакет. Не требует пристального внимания. После монтажа нужно очистить застекленную поверхность от всех наклеенных элементов. В ходе эксплуатации стекла следует мыть теплой водой или специальными химическими средствами. Нельзя удалять загрязнение твердыми и острыми предметами, во избежание появления царапин и ухудшению прозрачности.
- Уплотнители. Со временем резинки ссыхаются и трескаются. За их состоянием нужно наблюдать. 1-2 раза в год рекомендуется смазывать глицерином или спец. средствами по уходу за уплотнителями пластиковых окон. В случае появления трещин на материале уплотнителя, его необходимо заменить.
- Фурнитура. Рекомендуется смазывать веретенным маслом подвижные части фурнитуры. Нельзя самостоятельно регулировать элементы фурнитуры при отсутствии навыков. Этим должен заниматься специалист. Нельзя одновременно стараться открыть и откинуть створку. При таком обращении створка может слететь с зацепов.
Как выбрать пластиковые окна
Большинство покупателей уверены в том, что, заказав окна из хорошего армированного пластика, на выходе получат качественный продукт. Это лишь половина дела. Вторая половина получения качественной продукции кроется в добросовестности и компетенции производителя. Поэтому обращаться стоит только к проверенным производителям. Самое простое, но в тоже время, эффективное решение найти знакомых, кто пользуется продукцией того или иного производителя. В этом случае есть возможность получить рекомендательный отзыв и увидеть, как ведут себя окна во время эксплуатации. Добросовестный производитель имеет необходимые документы, подтверждающие качество продукции: ГОСТы либо ТУ и декларацию о соответствии, либо, дополнительно к декларации, сертификат добровольной сертификации. Ответственные организации предоставляют гарантию на пластиковые окна длительностью от 5 лет и более. Важно помнить, что качественная продукция не может стоить дешево. Низкая цена пластиковых окон признак посредственного качества, либо маркетинговый ход, который в итоге приведет к росту стоимости. Поэтому при выборе окон нужно четко сформировать функциональные потребности окна, чтобы не переплачивать за ненужные опции. Крупные, уверенные компании имеют обученный и высококвалифицированный штат. Не секрет, что самую качественную продукцию могут загубить человеческие руки. Квалификация сотрудников подтверждается профильными удостоверениями и дипломами.
Только обдуманный, рациональный и всесторонний подход к выбору окон ПВХ приведет к приобретению продукции высокого качества и позволит эксплуатировать ее долгие годы без дополнительных вложений.
ZinCo: создай жизнь на крыше
Немецкая компания ZinCo является мировым лидером кровельного озеленения. За более чем полувековой период деятельности она разработала ряд уникальных технологий, позволяющих создавать на крыше зданий естественную зеленую среду с различными видами озеленения, от самых простых до самых настоящих садов на крыше. В настоящее время филиалы компании работают в 45 странах мира. Официальным представителем ZinCo в России и странах СНГ является компания «ЦинКо РУС», которая за годы своей работы уже реализовала множество интересных проектов.
Стоит отметить, что зеленые кровли, в том числе благодаря ZinCo, стали обычным явлением во многих странах уже несколько десятков лет назад. В России у кровельного озеленения история скромнее, но сейчас данный сегмент становится все более востребованным.
Руководитель Санкт-Петербургского офиса OOO "ЦинКо РУС" Сергей Яшенков вспоминает, что идея создать проект природной кровли, к которым также относятся «зеленые крыши», возникла еще в 2001 году. Оказалось, что это довольно сложный продукт, потребовавший глубокого предварительного ознакомления. «Начиная с 2003 года, мы стали изучать мировую практику по производству зеленых кровель. В России тогда этой темой практически никто не занимался, лишь изредка возникали подобные проекты у частных архитекторов и проектировщиков. Но в промышленных масштабах этого не было. Наибольший интерес у нас вызвала продукция лидера кровельного озеленения – компании ZinCo в Германии. В течение пяти лет мы изучали этот вопрос научными и практическими методами, исследовали возможность применения зеленых кровель в российском климате. В 2007 году, после того как наш опыт был признан успешным, в России открылся филиал немецкого концерна ZinCo, сотрудником которого я и являюсь»,- добавил Сергей Яшенков.
В настоящее время в активе «ЦинКо РУС» более 500 реализованных проектов. Среди них: озелененные кровли здания Союза Московских Архитекторов, архитектурного объекта «Городская Площадь» в Москва-Сити, павильона станции столичного метро «ЦСКА»; в Санкт-Петербурге эксплуатируемая кровля была создана на новом корпусе клиники ВМА МО и т.д. «ЦинКо РУС» очень плотно работает и с жилыми объектами. Многие ЖК в Москве, Санкт-Петербурге и других городах были возведены с озелененными крышами и стилобатами. Применяются системы ZinCo и в проектах индивидуального малоэтажного строительства.
«ЦинКо РУС» предлагает различные виды озеленения кровли. Компания работает как с плоскими, так и со скатными кровлями, в том числе, решая сложные задачи эксплуатации кровли (пешеходные зоны, проезжие части для тяжелого транспорта, спортивные и детские площадки и т.д.).
Качество на долгие годы
В чем же привлекательность озелененной кровли от ZinCo? Как отмечают в компании «ЦинКо РУС», в уникальности самих технологий и продуктов немецкого концерна. Используются они на практике достаточно давно, но постоянно дорабатываются и адаптируются, в том числе, под определенные географические особенности и отвечают всем современным требованиям. В частности, гарантия на решения ZinCo до 35 лет.
Кроме того, «ЦинКо РУС» контролирует весь комплекс строительно-монтажных работ по устройству крыш. Таким образом, обеспечивается качество исполнения проектного решения. За счет высокого качества технических решений и использования оригинальных материалов ZinCo, высокого профессионализма сотрудников «ЦинКо РУС» заказчик зеленой крыши может на длительные годы существенно сократить расходы на ее эксплуатацию.
По словам Сергея Яшенкова, в работе используются только оригинальные материалы ZinCo. Поставляются они из Германии. Также с 2015 года по программе импортозамещения некоторые материалы ZinCo начали производиться и в России. В целом, практически все продукты ZinCo обладают уникальными техническими характеристиками. «Приведу пример, у нас есть высокопрочная профилированная мембрана для эксплуатируемых кровель - Стабилодрейн SD30. Этот материал позволяет сократить сроки производства работ на две недели и организовать производство работ на кровле без отливки распределительной железобетонной плиты»,- добавляет он.
Знание-сила
Специалисты «ЦинКо РУС» не только занимаются озеленением кровель на множестве отечественных объектов, но и проводят большую просветительскую работу. Компания регулярно проводит семинары, на которых рассказывает о современных технологиях, материалах и трендах в сегменте озеленения и строительства эксплуатируемых крыш. Также представители «ЦинКо РУС» принимают участие в симпозиумах, международных и региональных конференциях. Таким образом, компания стоит в авангарде развития и популяризации зеленых технологий в строительстве в России.
Стоит добавить, что «ЦинКо РУС» является одним из разработчиков национального стандарта по озеленению крыш (ГОСТ Р 58875-2020). С 1 июня 2020 года он вступил в силу и должен способствовать реализации новых качественных проектов в данной сфере.
«Перед собой мы ставим множество планов и задач. Конечно же, их реализация будет во многом зависеть от того, как будет двигаться стройка в России. Хочу отметить, что я и мои коллеги, готовы делиться своим опытом и наработками, принимая участие в проектах с эксплуатируемыми кровлями различного назначения»,- подчеркнул Сергей Яшенков.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Здесь будет сад. Зеленые кровли становятся архитектурным трендом
«Зеленые стандарты» необязательного характера следовать или нет ?
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»