Архитектурный бетон: тренды нового времени
Активно используемый в зарубежных странах при отделке фасадов и внутренних конструкций архитектурный бетон постепенно начинает применяться и в России. По мнению экспертов, чем больше о материале будут знать заказчики и строители, тем быстрее он станет особо популярным и востребованным.
Архитектурный (лицевой) бетон может использоваться в качестве финишной облицовки фасадов зданий и стен помещений, при отливке скульптур и фигур. Его высокая пластичность и прочность позволяют реализовать многие смелые архитектурные идеи. В зарубежных странах материал очень давно и активно применяется в строительстве. Для России архитектурный бетон пока сравнительно новинка, тем не менее с проникновением новых трендов в отрасль интерес к нему начинает постепенно расти.
Имея потенциал
По словам старшего инженера-технолога компании PERI Сергея Петракова, если десять лет назад проект с архитектурным бетоном попадался примерно один раз в год (при этом чаще всего это были небольшие прямые участки стен, где использовалось большое количество элементов декора), то пять лет назад все чаще и чаще начали поступать проекты, в которых основная часть стен предполагала специальные решения. «Около трех лет назад в PERI начался масштабный проект по архитектурному бетону: это 30 тыс. м3 бетона и более 7 тыс. сборочных чертежей для создания опалубки. Параллельно данная концепция начала внедряться в частное домостроение. Уже более полугода PERI работает над проектом гостиницы в Краснодарском крае, состоящей из пяти корпусов. И все фасады — архитектурные. В целом, чем больше информации будет известно строительным компаниям об архитектурном бетоне, тем быстрее и интенсивнее будет развиваться данное направление. Еще необходимо финансирование. Не все регионы имеют достаточные средства для разработки данного направления, нет бетонных заводов, которые могут оперативно и качественно подобрать нужную смесь для каждого проекта», — добавляет он.
Архитектурный бетон применяется как для интерьера, так и для экстерьера. Но, безусловно, более широкое применение нашел именно для наружного использования, т. к. хорошо переносит любую погоду и очень прочен, напоминает директор по продвижению компании BARKA Александр Бондаренко. «Мы в основном работаем на рынке благоустройства. Наша компания заливает бетон в условиях производства и привозит готовые блоки на площадку для последующего монтажа. При такой технологии изделия прослужат десятилетиями. В отличие от других материалов (металл, дерево), изделие из бетона не стареет, не требует дополнительного ухода. Да, он грязнится, но его можно отмыть и привести в первоначальный вид. Это существенная экономия при эксплуатации. В нашей стране, отмечает эксперт, архитектурный бетон только завоевывает доверие участников рынка. Отходит мнение, что бетон это что-то черновое. Компания BARKA своим присутствием на рынке и выполненными проектами доказывает, что архитектурный бетон — это материал с большим потенциалом. Мы рады нести эту идею и доказывать, что данный материал — это не только бетон, используемый при строительстве. Свойства его значительно отличаются от товарного бетона, который мы привыкли видеть, и имеет иной состав. Архитектурный бетон — прежде всего финишный материал, самодостаточный, не требующий дополнительной эксплуатации. Мы часто рассказываем о его свойствах, возможностях, о видах поверхности и наполнителях, возможностях использования. Нам хорошо помогают реализованные проекты, которые можно увидеть своими глазами, потрогать и сделать выводы в пользу такого исполнения, такой технологии», — рассказывает он.
Тем не менее, по мнению директора по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт» Рубена Чинарьяна, растущая популярность архитектурного бетона — во многом миф в круге почитателей претенциозной «фестивальной» архитектуры. Да, он появился в России — как на проектах крупного уровня (например, опалубка PSK-Classik от «Промстройконтракт» использовалась при строительстве технопарка Сколково по проекту Захи Хадид), так и на массовых объектах (в частности, входная группа ЖК Clever Park в Екатеринбурге, где компания также работала). «Можно сказать, что лицевой бетон проник даже на бюджетные проекты в рамках реновации. И мы говорим отнюдь не про автопарковки, которые традиционно обходятся без отделки, хотя уровню архитектурного бетона не соответствуют. Нет, речь именно об интерьерах. Для использования лицевого бетона в экстерьерах в России слишком экстремальный климат. Однако в любом случае лицевой бетон используется у нас как изюминка, возможность сделать более "по-западному". Это сильно отличается от применения в Европе или США, где лицевой бетон — визитная карточка общественных пространств, например, метро. Отсутствие опыта в России сказывается и на проектировании, где архитекторы часто не подстраиваются под размеры щитов, создавая дополнительные сложности для опалубочных компаний, которых могло бы быть и меньше», — считает эксперт.
Менеджер по разработке продуктов, бетонные смеси «ЛафаржХолсим Россия» Анжелика Бочарова подчеркивает, что лицевой, или архитектурный, бетон — это прежде всего декоративные характеристики: цвет и оттенки, структура и фактура, количество дефектов на единицу площади и т. д. Главная задача — согласовать эти характеристики и методы оценки поверхности готового бетонного изделия между участниками процесса, среди которых архитекторы, производители бетонной смеси, производители работ, технического надзора и самого заказчика. «В России требования заказчиков к архитектурным бетонам существенно завышены. В большинстве случаев от материала ожидают идеально ровной, однотонной поверхности без дефектов, как у пластика, например. На Западе иной подход к оценке. На бетон смотрят "издалека", позволяют ему быть собой, быть "честным", фактурным», — делает выводы специалист.
Технологичные решения
Архитектурный бетон, отмечает директор по маркетингу ООО «Дока Рус» Маргарита Хорошилова, это бетон с самой красивой поверхностью и в то же время одна из самых сложных задач для опалубочной техники. Заказчик должен осознавать, что высокие требования к качеству и эстетике поверхности лицевого бетона нельзя выполнить стандартными методами. Должны быть соблюдены строгие регламенты по организации бетонирования и правильности фиксации установочных элементов, защите компонентов, взаимодействию на строительной площадке, а также тщательный выбор поставщиков бетона, опалубки, арматуры и смазки.
Технология производства лицевого бетона, добавляет специалист, сложнее, чем обычное бетонирование. Например, помимо расположения анкеров, на поверхность бетона влияют размеры элементов и/или отпечатки рам на стыках элементов. Поверхность бетона полностью зависит от палубы (отпечаток в бетоне), системы опалубки (например, с рамной опалубкой картина отпечатков в бетоне задана заранее) и способа обработки поверхности.
Одним из решающих факторов, комментирует тему исполнительный директор ООО «"Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА"» Андрей Бунт, при работе с архитектурным бетоном является качество получаемой лицевой поверхности бетона, которое обеспечивается в первую очередь комплексом опалубочных решений, которые позволяют реализовать архитектурный проект в получаемой бетонной поверхности. На отечественных строительных площадках для получения архитектурного бетона в основном используют балочно-ригельную опалубку, которая учитывает все технологические требования для получения архитектурного бетона: создание любой архитектурной формы, восприятие нагрузок, возникающих при бетонировании, возможность установки тяжа в любом месте (например, на крупнощитовой опалубке данное место определено конструктивом элементов).
«Немаловажной составляющей в технологии опалубочных работ для архитектурного бетона является разработка комплекта рабочей документации для сборки опалубочных элементов, для данной работы нужна высококвалифицированная команда инженеров, скорее это даже самый важный фактор для разработки комплекта опалубки. Компания ООО "Техноком-БМ" опалубочные системы "ГАММА" имеет большой опыт в реализации таких проектов, мы сможем найти оптимальное решения для любой задачи такого плана», — подчеркнул Андрей Бунт.
Сергей Петраков также поясняет, что основные требования при выборе опалубки заключаются в грамотном статическом расчете и правильной сборке с соблюдением всех технологий. Многие клиенты полагают, что основной упор нужно сделать на подбор бетонной смеси (цвет, консистенция и т. д.), а выбор опалубки отодвигают на второй план. Но это мнение ошибочно. Несмотря на то, что бетон является основным компонентом монолитных работ, необходимо предусмотреть множество нюансов — начиная от взаимодействия бетонной смеси с бенотоотделяющим средством до четко отработанной технологии бетонирования. А здесь необходима правильно подобранная система опалубки.
Особое внимание, отмечают специалисты, также следует уделять и характеристикам самой бетонной смеси и добавкам. По словам технического эксперта «ЛафаржХолсим» Антона Кривенцова, для получения максимально качественной лицевой поверхности особое внимание следует уделять уходу за бетоном, времени и температуре его затвердевания. Это позволит избежать резких скачков и подъемов температуры, что может привести к усадочным деформациям и трещинам. Во многих случаях стремятся, наоборот, снизить скорость и температуру при затвердевании бетона. «Главный параметр, по которому в настоящий момент подбирается добавка, это технико-экономическая эффективность при применении в бетоне. Частой ошибкой становится пиритизация решений в сторону цены, а не достигаемой эффективности. В целом при правильно составленном техническом задании и соблюдении всех технологий изготовления и укладки риск выбора неправильных добавок сводится к минимуму. Основные факторы, на которые стоит обратить внимание, это жизнеспособность бетонной смеси (лучше иметь некий запас по времени, особенно в летний период), температура гидратации и экзотермия для предупреждения рисков появления усадки и трещин, а также способы ухода за еще незатвердевшим бетоном после его укладки», — резюмирует он.
Мнение:
Сергей Петраков, старший инженер-технолог компании PERI:
— Опалубочных систем, которые подходят для архитектурного бетона, не так много на рынке. Поэтому очень важно, чтобы у строителей были качественные материалы и инструменты. Например, фанера, которая используется в таких проектах, применяется только один раз, и очень часто ее приходится распиливать под конкретный размер. Спил тоже должен быть сделан под определенным углом. Именно поэтому необходимо иметь качественное оборудование, ведь от него напрямую зависит будущее бетонной поверхности.
Мнение: Рубен Чианарьян, директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «Промстройконтракт»:
— Опалубка «Промстройконтракт» многократно использовалась для создания архитектурного бетона при строительстве отелей, частных домов, стадионов чемпионата мира по футболу и других сложных объектов. Особое место занимают в нашем портфолио креативные пространства: например, лаборатории и технопарки Сколково. Большую роль в успехе проекта сыграло то, что инженеры-супервайзеры ПСК постоянно присутствовали на объекте, контролируя качество сборки опалубки для архитектурного бетона, в том числе систем для одностороннего бетонирования.
В крупнощитовой опалубке, такой как PSK-Delta, есть восемь отверстий для стяжки, а реально используются только три. Но след на бетоне оставляют в итоге все. Балочно-ригельная опалубка позволяет разместить стяжки там, где их будет минимально видно, а также сделать максимально ровными стыки. Однако тут все упирается в профессионализм рабочих на стройплощадке — уровень квалификации тех, кто собирает опалубку и работает с ней.
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»