Tekla дает новые возможности...
На сегодняшний день строительная отрасль в России является одной из ведущих отраслей экономики, которая на протяжении длительного времени проявляет стабильность и динамичность развития.
Технология информационного моделирования — BIM (Building Information Modeling) — рассматривается как неотъемлемая часть цифровой реформации строительной отрасли. Все большее количество компаний вовлекается в длительный инновационный процесс освоения инструментов САПР-BIM (далее — САПР) и их интеграции.
Инновации в IT-технологиях строительной отрасли позволяют все больше и больше автоматизировать процессы не только проектирования, но и строительства, тем самым сокращая сроки выполнения проектов, повышая качество и увеличивая конкурентоспособность проектных институтов, заводов металлоконструкций и т. д.
Основную роль в реализации информационных технологий в строительстве играют системы автоматизированного проектирования — САПР. Одной из наиболее востребованных систем для проектирования строительных конструкций, их деталировки и управления информацией является программное обеспечение Tekla Structures, разработчик — Trimble Solutions Oy (США).
Tekla Structures применяется на протяжении всего проекта, от концепта до производства, в ходе ведения строительных работ и для дальнейшей эксплуатации. Используя Tekla, можно создавать и объединять трехмерные модели вне зависимости от типов материалов, а также управлять совместными рабочими процессами с помощью точных и ценных данных из трехмерной модели.
Однако если говорить о полном комплексе проектирования, то нет возможности остановиться на выборе единственной платформы САПР-BIM. На рынке программного обеспечения существует много предложений от разных разработчиков, начиная от крупных зарубежных компаний и корпораций и заканчивая отечественными программными комплексами и небольшими плагинами локальных разработчиков. Такая картина в первую очередь обусловлена задачами, зависящими от проектируемого раздела. Поэтому для успешного проекта специалисты всегда используют комплексный подход, и очень важно, чтобы была связка между используемым программным обеспечением, т. е. интеграция.
Однако есть системы, представляющие широкий набор инструментов, удовлетворяющий требованиям основного состава задач, решаемых специалистами в комплексе с сохранением всей информации на протяжении всего жизненного цикла объекта. Например, делать расчеты, переносить модель, выпускать чертежи, составлять отчеты и многое другое. Исходные данные для решения задач проектирования, разработки рабочей документации и управляющих программ в таких системах вводятся один раз на первом этапе, а дополнительные данные задаются проектировщиком при работе в режиме диалога.
Интеграция между различными САПР реализуется путем передачи информационной и/или 3D-модели. В случае Tekla Structures это в первую очередь касается геометрии и материалов. Для передачи других свойств или получения различных расчетов и отчетов необходимо использовать внешние программы, такие как SCAD office (SCAD Soft), ЛИРА (ЛИРА Софт) и другие.
Для работы с расчетными моделями Tekla Structures во внешнем приложении расчета необходимо установить прямую связь (модуль сопряжения) между Tekla Structures и приложением расчета.
Прежде чем приступить, убедитесь в наличии доступа к сервису Tekla User Assistance и прав администратора на своем компьютере.
Tekla — Smart 3D
В версии программного обеспечения Tekla Structures 21 усовершенствована работа с опорными моделями — облегчено взаимодействие с решениями других производителей, в том числе с файлами IFC, DGN, DWG или SKP. Также улучшен процесс проектирования объектов промышленного назначения благодаря интеграции с программным обеспечением для промышленного проектирования. Такая интеграция оказывает непосредственное влияние на усовершенствование процессов проектирования заводов и/или морских сооружений.
Опыт специалистов нашей компании позволяет говорить, что оптимизированное взаимодействие Tekla Structures 21 со Smart 3D (HEXAGON) облегчает процесс обмена информационными моделями в разы. Для взаимодействия Tekla Structures и Smart 3D используется бесплатное расширение Smart3D Interoperability, которое можно скачать в Tekla Warehouse. Инструмент взаимодействия со Smart 3D поддерживается для всех конфигураций Tekla Structures, чтобы обеспечить полную совместимость с системой проектирования 3D-установок SmartPlant от Hexagon. Совместимость обеспечивается с помощью метода обмена данными CIS/2 (CIMSTEEL 2) — очень распространенного формата в металлургической промышленности.
Расширение доступно в формате *.tsep (пакет расширений Tekla Structures). Пошаговая инструкция по установке находится по адресу: https://support.tekla.com/ru/.
Доступ к расширению осуществляется из меню «Приложения и компоненты». Установщик создает группу под названием «Интеллектуальная 3D-совместимость» в корневой папке со значками для компонентов расширения.
Рис. 1. Схема интеграции Tekla Structures — Smart 3D
Рис. 2. Интеграция Tekla Structures — Smart 3D
В ходе выполнения интеграции при импорте 3D-модели из Tekla Structures все найденные пользовательские атрибуты отображаются и выбираются для экспорта по умолчанию, а пользователь может затем указать, какие из атрибутов требуется экспортировать. Импортированные данные (атрибуты) загружаются в правильную группу при импорте элементов в Smart 3D.
Tekla — AVEVA
Но интеграция с технологическими САПР не ограничивается только SmartPlant. У программного комплекса Tekla Structures существует плагин — TEKLA INTEROPERABILITY, который встраивается в Aveva E3D (AVEVA) и позволяет выгружать необходимые модели в формат ifc (tczip) файлы для дальнейшей работы в Tekla Structures и использования геометрии в виде опорной модели.
Приложение взаимодействия Tekla и AVEVA может быть закреплено в графическом интерфейсе PDMS/E3D.
Рис. 3. Интеграция Tekla Structures - Aveva E3D
Как правило, проекты, выполненные в системах автоматизированного проектирования высокого уровня (а AVEVA PDMS относится именно к таким), не экспортируются или экспортируются не полностью в другие программные комплексы. Но благодаря проработанной системе хранения данных и уникальным технологиям компании Trimble удалось обеспечить качественный импорт данных даже из таких сложных систем.
Особенно хочется отметить, что процесс преобразования модели осуществляется быстро и без потери качества в виде параметрической графики. Структура данных и атрибуты исходной модели при этом полностью сохраняются.
Рис. 4. Модель, полученная в AVEVA из Tekla Structures
Tekla Structures — PlantLinker
PlantLinker — это разработка компании ООО «Плантлинкер», которая предназначена для:
- создания 3D-моделей промышленных объектов на основе каталогов оборудования, материалов и изделий, импортируемых из MS Excel;
- импорта 3D-моделей промышленных объектов из САПР: HEXAGON Smart 3D (HEXAGON PPM), AVEVA E3D (AVEVA), Autodesk Revit (Autodesk), Trimble Tekla (Trimble);
- экспорта 3D-моделей промышленных объектов в САПР: HEXAGON Smart 3D, AVEVA E3D, Autodesk Revit, Trimble Tekla;
- редактирования 3D-моделей промышленных объектов, импортированных из САПР, перечисленных выше, с экспортом измененных моделей в эти САПР;
- объединения результатов проектирования в единую информационную модель.
Областями применения PlantLinker являются проектирование и эксплуатация промышленных объектов:
- нефтегазовой отрасли — добычи, транспортировки, переработки;
- химической и нефтехимической промышленности;
- атомной и тепловой энергетики;
- металлургической промышленности;
- пищевой промышленности.
В крупных проектах, которыми являются Plant Design проекты, обычно участвуют несколько организаций — это заказчик, осуществляющий общий мониторинг и контроль за выполнением проекта, и подрядчики, осуществляющие проектирование.
Для реализации таких задач необходима интеграция разрабатываемого программного обеспечения с Tekla Structures как наиболее востребованного среди проектировщиков указанных отраслей программного комплекса.
PlantLinker является интеграционным инструментом обмена данными как между собой, так и с САПР сторонних производителей.
Рис. 5. Схема обмена данными
PlantLinker обеспечивает:
- возможность создания и редактирования разделов проекта: строительного, оборудования, трубопроводного, электричества, отопления;
- возможность создания нового оборудования;
- организацию структуры проекта;
- возможность гладкой передачи частей проекта между разными САПР [PlantLinker, Tekla, Revit, Smart 3D, E3D (PDMS)];
- возможность передачи проектов между Smart 3D и Smart 3D;
- быстрое погружение в среду Plant Designe.
При интеграции Tekla Structures и PlantLinker восстановленные объекты функционируют так же, как оригинальные объекты Tekla Structures. Восстанавливается полностью интеллектуальная модель, которую можно использовать при необходимости для генерирования выходной рабочей документации (чертежи, изометрические чертежи, отчеты и т. д.).
На сегодняшний день интеграция может осуществляться двумя способами.
Основным способом интеграции Tekla Structures и PlantLinker является двусторонний интерфейс, который использует API Tekla Structures. Для передачи элементов 3D-модели проекта применяется файл формата XML.
При интеграции Tekla Structures и PlantLinker восстановленные объекты функционируют так же, как оригинальные.
В Tekla Structures их можно использовать при необходимости для генерации выходной рабочей документации (чертежи, отчеты и т. д.).
Второй способ интеграции использует файлы IFC. В этом случае модели подключаются в качестве референсной ссылки (опорной модели).
Рис. 6. Интеграция Tekla Structures и PlantLinker
Tekla — Revit
Несмотря на то, что в программном обеспечении компании Autodesk, Ltd. имеются собственные инструменты для проектирования несущих конструкций, значительное количество проектировщиков предпочитают использовать разработку компании Trimble.
Через форматы IFC и BCF Tekla Structures взаимодействует с Revit (Autodesk).
Интеграция между программами через формат IFC осуществляется посредством экспорта/импорта моделей и требует корректной настройки для каждого программного продукта. А для взаимодействия программ через формат BCF необходимо скачать и установить на Revit плагин BIMcollab® BCF Manager for Autodesk® Revit.
Tekla Structures и Autodesk Revit поддерживают открытый формат взаимодействия BIM-файлов (файлы IFC в соответствии с ISO 16739:2013), что поддерживает простое и эффективное сотрудничество. Это предпочтительный способ обмена данными между насыщенными информацией 3D-моделями разных программных обеспечений.
Если пользователь Revit не хочет использовать файл IFC, тогда из версии 2019 Tekla Structures можно создать файл .rvt по запросу (а также другие форматы, такие как 3D DWG, 3D DGN и т. д.).
Однако существует ряд ограничений для этого файла .rvt, созданного Tekla:
- как и для всех файлов Revit, нет гарантии, что будущие версии Revit смогут прочитать этот файл, поэтому он не подходит для архивирования. Файлы IFC основаны на тексте и подходят для архивирования;
- листы чертежей, виды, графики и др. не включены в .rvt, но могут быть включены в банк проекта (например, BIM360) в виде файла PDF;
- семейства создаются из объектов Tekla, но могут отличаться, например, наименованием.
Схема совместимости программного обеспечения Tekla Structures
Немаловажно отметить, что все вышеизложенные способы интеграции программного комплекса Tekla Structures могут быть реализованы в разных компаниях.
Особенность автоматизации российских промышленных предприятий и проектных институтов заключается в сложном сочетании систем автоматизированного проектирования. А проектирование промышленных объектов связано еще с предприятиями иных отраслей, выпускающих в качестве товара оборудование и элементы зданий и сооружений, поставляемые на строительные площадки в собранном виде для последующего монтажа. В этом случае необходима интеграция не только в рамках САПР (CAD), но и в рамках CAM/CAE.
Одним из способов обеспечения интеграции между различными системами CAD/CAM/CAE является использование стандартных форматов файлов для обмена данными. Широкое развитие и распространение на современных предприятиях получили комбинированные варианты автоматизации с использованием зарубежных и российских систем трехмерного моделирования как в качестве основы, так и для решения конструкторских задач и оформления документации.
В программном обеспечении Tekla реализован открытый подход к BIM, что позволяет легко организовать взаимодействие с решениями от других поставщиков программного обеспечения и производственного оборудования. Кроме того, вы можете расширять и совершенствовать функциональные возможности Tekla Structures с помощью открытого программного интерфейса Tekla Open API.
Совместная работа над проектом, быстрый и безошибочный обмен информацией между участниками проекта — это ключ к снижению ошибок и повышению эффективности в строительстве. Это сказывается на рентабельности и ускорении сроков выполнения проекта.
Программное обеспечение Tekla эффективно интегрируется с другими решениями для архитектурно-строительного проектирования посредством Tekla Open API, сохраняя высочайший уровень целостности и точности данных. Программный интерфейс Tekla Open API основан на Microsoft® .NET и обеспечивает полнофункциональное взаимодействие пользователей разных программных обеспечений.
Бюро ESG — официальный реселлер Trimble Tekla. Компания успешно поставляет и интегрирует всю линейку ПО Tekla Structures на предприятии, оказывает консалтинговые услуги и информационную поддержку пилотных проектов, а также обучает сотрудников.
Рис. 7. Схема взаимодействия Tekla Structures с расчетными комплексами
Рис. 8. Форматы взаимодействия Tekla Structures с производством CAM
Автор:
Екатерина Глебова, заместитель директора московского офиса по корпоративным проектам компании «Бюро ESG»
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»