Обследование зданий и сооружений: цели, виды и основные этапы работ
Для оценки реального состояния сооружений и зданий проводится экспертное обслуживание их несущих конструкций. Главная цель такого мероприятия — выявление возможных дефектов и повреждений, определение целесообразности восстановительных работ. Подобная экспертная оценка зачастую требуется для предстоящих судебных разбирательств, а также в качестве подтверждения безопасности уже завершенных реконструкций.
Какие объекты подлежат обследованию?
Обследование применяется на следующих типах объектов:
- Строящиеся объекты. Чаще проверка осуществляется по предписанию уполномоченных органов.
- На объектах, где строительство было приостановлено и планируется его возобновление. Обследование потребуется, если прошло три года после начала перерыва.
- На объектах, подлежащих регулярной эксплуатации.
Здания, которые не являются эксплуатируемыми, однако планируется возобновление их использования или снос, также подлежат обследованию.
В каких случаях требуется проведение обследования?
Наличие экспертного заключения требуется в следующих случаях:
- чтобы определить состояние конструкций, если произошла авария;
- для получения качественной и официальной оценки износа конструкций в физическом плане;
- если планируется капитальный ремонт здания или сооружения;
- когда проектируется перепланировка и требуется предварительное составление макета будущих изменений;
- если планируется завершение строительства, которое было приостановлено;
- когда будет проводиться реконструкция здания или модернизация;
- если требуется выявить причины деформации любых строительных конструкций, включая стены и перекрытия.
Грамотно проведенное техническое обследование зачастую решает «судьбу» здания, если оно планируется под снос. Экспертная оценка составляется не только на основании визуального осмотра: определение дефектов происходит и посредством замеров.
Виды обследований построек
Существует несколько видов обследований, которые требуются заказчику для выполнения определенных целей. При этом запросить услугу может как собственник, так и арендатор постройки или руководитель организации, расположенной в его стенах.
Самые распространенные виды обследования зданий:
- Оценка здания для проведения его реконструкции. В частности, если требуется сделать надстройку или пристройку, а также заменить какие-то отдельные части сооружения или восстановить поврежденные элементы. Результаты проведенных изысканий далее потребуются проектировщикам, которые составят план оптимальных и безопасных работ.
- Обследование перед планируемым капитальным ремонтом. Дополнительных согласований для проведения таких действий не требуется, однако именно анализ сооружения позволит обозначить фронт предстоящих работ. В частности, определить те конструкции, которые требуется заменить, а также материалы для использования.
- Исследование несущих конструкций в целях дальнейшей перепланировки. Такое действие представляет опасность для сохранения прочности дома. Вмешательство в несущие конструкции без предварительной оценки их состояния может привести к разрушению. Чтобы проводить работы легально и не создавать угрозу для сооружения, важно не только составить технический проект на реконструкцию, но и получить экспертное заключение о состоянии здания.
Экспертиза постройки может требоваться и в иных ситуациях:
- для признания ее аварийной, требующей сноса;
- чтобы узаконить самострой;
- для установки причин повреждения;
- для решения различных судебных споров.
Проводить исследование зданий и сооружений могут только те организации, которые официально имеют допуск к СРО (Саморегулируемые организации). Дополнительно все проверяющие сотрудники должны иметь на руках аттестаты о присвоенной им квалификации. При отсутствии данной документации полученную оценку нельзя считать экспертной.
Какие задачи выполняет обследование зданий и сооружений?
Обследование зданий и сооружений решает определенные задачи, что пригодится не только в постановке оценке целостности конструкций. По проводимым мероприятиям можно выявить состояние любой постройки, которая находится в стадии активной эксплуатации, на предмет ее безопасности.
Распространенные задачи обследования:
- Создание рекомендаций по устранению любых дефектов, отклонений от нормативов, повреждений. Сюда входит также разработка проекта по созданию ремонтно-строительных мероприятий, если здание требует реконструкции.
- Проведение дефектоскопии несущих конструкций посредством визуальных и инструментальных методов, официально признанных среди современных нормативов.
- Постановка оценки несущих конструкций объекта, а также ограждений при их наличии.
- Инженерно-геологические изыскания — одно из направлений, которое нельзя игнорировать. Для этой проверки используется грунт из скважин, что позволяет определить его физико-механические параметры.
- Расчет несущего каркаса с целью проверки его состоятельности. В качестве основы рассматриваются отдельные части конструкции.
- Непосредственное определение прочности несущих конструкций, которое проводится методами, не разрушающими их целостность. Для сравнения эта же процедура осуществляется в лабораторных условиях, чтобы в дальнейшем сопоставить полученные результаты.
- Определение физического износа несущих конструкций на момент обследования.
- Исследование слоя армирования, а также измерение толщины бетона, сделанного в качестве защиты.
Помимо стандартных измерений и исследований, проводят также снятие фактических показателей:
- степень отклонения ограждающих и несущих конструкций от проектных норм;
- выявление нарушений планировочных решений;
- какие фактические нагрузки получаются от размещенного оборудования;
- фактический износ.
В завершение обязательно проводят систематизацию всех полученных результатов. Это позволяет создать единую экспертную оценку исследуемому объекту.
Критерии оценки технического состояния зданий и сооружений
Вынесение итоговой оценки относительно состояния сооружения происходит на основании полученных результатов обследования. Постройки по критериям можно разделить на следующие группы:
- Состояние признается нормативным в техническом плане.
- Здание в работоспособной кондиции.
- Состояние постройки признано ограниченно работоспособным.
- Конструкция в аварийном состоянии.
Постройки, которые находятся в нормативном или работоспособном состоянии, можно эксплуатировать практически без ограничений. Однако для второго варианта иногда выставляются некоторые требования относительно плановых обследований — они должны проводиться чаще. Если сооружение признано ограниченно работоспособным, важно своевременно принять меры по его реконструкции, восстановлению и усилению. Обязательное условие — дальнейший мониторинг постройки.
Если здание признано аварийным, его эксплуатация запрещена. Чаще всего такие постройки определяют под снос, поскольку они несут угрозу внезапного разрушения.
Этапы обследования зданий и сооружений
Условно исследований зданий можно разделить на три обязательных этапа:
- предварительные мероприятия;
- изучение построек на визуальном уровне;
- инструментальное обследование.
Каждый из этих этапов установлен нормативами современного строительства и включает некоторые обязательные действия. Без последних невозможна постановка адекватной оценки состоянию сооружения.
Проведение подготовительных работ перед исследованием — первый этап
Главная задача этого этапа — сбор и подготовка всех данных, необходимых для определения видов и объемов работ. За основу берется техническая документация здания, а также результаты предыдущих проверок при условии их наличия.
Кроме того, эксперты должны запросить у владельца здания следующие нормативы:
- Рабочая документация на исследуемую постройку, а также проектные нормативы.
- Поэтажный план, экспликация при ее наличии от органа, проводящего инвентаризацию (БТИ).
- Результаты инженерно-геологических изысканий, которые проводились в течение последних пяти лет.
- Данные о возможных опасностях вблизи исследуемого объекта: сюда относятся техногенные и геологические явления.
- План инженерных сетей объекта.
- Информация о наличии водоохранных и санитарно-защитных зон, расположенных вблизи объекта.
- Любые экспертизы относительно состояния несущих конструкций, которые проводились до текущего исследования.
- Данные о наличии любых подземных сооружений, которые находятся вблизи исследуемого объекта. К ним относятся, метро, туннели и т. д.
- Любая информация о проводимых плановых и внеплановых реконструкциях сооружения, включая косметические ремонты фасадов.
Дополнительные данные и отчеты, которые часто требуются специалистам по исследованию зданий и сооружений:
- расчетная схема объекта, включающая наличие несущего каркаса;
- дата постройки и введения сооружения в эксплуатацию;
- материалы, которые были использованы при возведении здания, включая их прочностные характеристики.
Важно учитывать также любые воздействия от окружающей среды на конструкцию, особенно те, которые могут привести к ее разрушению. Итогом этапа можно считать составление полноценной программы по исследованию здания, где будут указаны виды работ, количество испытаний и т. д.
Второй этап обследований сооружений
Второй этап — это предварительная оценка исследуемого объекта, которая носит исключительно визуальный характер. Позволяет обозначить:
- условия эксплуатации;
- особенности здания;
- наличие доступа к любым сторонам конструкции;
- присутствие участков с высокой степени износа.
На этапе визуальной оценки допускается применение примитивных измерительных приборов. Контроль включает в себя следующие действия:
- Оценка состояния сооружения в техническом плане, что можно определить по наличию характерных дефектов и повреждений, заметных невооруженным глазом.
- Выявление соответствия фактического состояния объекта имеющейся на него документации.
- Дефектоскопия различных сторон сооружения с указанием возможных причин повреждений. Тут обязательной является фотофиксация участков, которые затруднительно описать в общем заключении.
Результатом этапа, помимо заключения на основе визуального анализа, является внесение уточнений в инструментальную часть программы обследования. Это необходимо в связи с возможным выявлением дополнительных участков испытаний, а также нетипичных дефектов, которые могут быть незаметными сразу, но при этом значительно снижают прочность конструкций.
Третий этап — замены на инструментальном и лабораторном уровне
На третьем этапе проводится непосредственное инструментальное обследование здания, во время которого важными будут следующие мероприятия:
- детальная проверка сооружений;
- прямое тестирование конструкций;
- проверка инженерных сетей и прочих сооружений, имеющих отношение к объекту.
Наиболее распространенные методы обследования зданий на третьем этапе:
- Физический — проводятся замеры с использованием специальных приборов и оборудования.
- Лабораторный — взятие проб материалов для изучения их в специализированных стационарных условиях.
- Механический — прямое воздействие на конструкцию и материалы, из которых она выполнена, с целью выявления уровня прочности.
При обнаружении дефектов обязательно проводится обмер здания, чтобы получить представление о причинах появления износа. Правильность выведенных на третьем этапе данных и расчетов зависит непосредственно от возможностей используемых технических средств.
Среди мероприятий, проводимых на данном этапе, наиболее важными являются:
- Фотофиксация сооружения крупным планом, что в дальнейшем позволит построить макет объекта и нанести на него все выявленные в процессе обследования дефекты. Сюда входит также снятие точных размерных данных здания.
- Обмерные работы — снятие точных показаний относительно геометрии сооружения. Это момент необходим для сравнения данных с проектными, чтобы выявить возможные отклонения, если они присутствуют. Для этого используются специальные измерительные приборы, показания с которых будут достаточными для построения схем.
- Основные несущие конструкции подлежат небольшому вскрытию с целью определения их прочности и общей способности справляться со своим функциями.
- Для железобетонных конструкций и ограждений из стали проводится определение их прочности при помощи методов, которые не нарушают целостность.
- Выбор кернов среди несущих конструкций, проведение их маркировки для последующего исследования в условиях лаборатории.
- Измерение уровня влажности, во время которого происходит эксплуатация здания.
- Определение толщины защитного бетонного слоя, а также степени армирования несущих конструкций. Для этого используются щадящие неразрушающие методы.
- Определение общего физического износа конструкций.
Получив все данные, специалисты проводят их тщательный анализ и проверочные расчеты прочности, чтобы подготовить полноценное техническое заключение.
Что содержит в себе заключение обследования зданий?
Итогом проведенного обследования зданий и сооружений является техническое заключение, содержащее в себе обязательные данные:
- оценка состояния ограждающих и несущих конструкций;
- уровень прочности всего здания в целом, возможные прогнозы на ближайший период активной эксплуатации;
- рекомендации по поводу возможности устранения выявленных дефектов или отклонений от норм;
- правила и советы по проведению усиления здания, если в этом есть необходимость;
- графическая часть, которая включает в себя полное отражение всех обмерочных чертежей, созданных на втором и третьем этапах обследования, схемы дефектов, испытаний и вскрытий конструкций, если они проводились.
Главный вывод, который содержится в заключении от экспертов, представляет собой оценку относительно возможности дальнейшей эксплуатации исследуемого объекта. Она разрешена только при условии, что здание было признано неаварийным.
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»