Спрос на технологии BIM набирает силу
С начала 2022 года ни один проект с участием государственного финансирования в российском строительстве не может быть реализован без применения технологий информационного моделирования. Вскоре к этому процессу присоединятся строители и эксплуатирующие организации, а в перспективе — все остальные компании.
По оценке участников обзора, пока в полной мере ТИМ освоили не более 9% всех проектных организаций, но рынок изобилует программными разработками, которые способны обеспечить цифровой переход всего жизненного цикла строительства.
Ожидаемый спрос
Казалось бы, для большинства крупных застройщиков, девелоперов и проектировщиков информационное моделирование уже стало частью корпоративных стандартов, к ним подтягиваются подрядчики строительно-монтажных и отделочных работ, в формировании библиотек активно участвуют поставщики стройматериалов и конструкций. Как отмечает руководитель по работе с партнерами Autodesk в России и СНГ Марина Король, свой вклад в развитие рынка цифровых технологий вносит большая информационно-просветительская кампания, которую развернули Минстрой РФ и Минцифры РФ, их подведомственные организации: Дом.рф, государственные экспертизы, профессиональные ассоциации, такие как НАИКС — с постоянно действующей площадкой по обсуждению вопросов стандартизации ТИМ.
Однако вовлеченность в процесс освоения информационного моделирования пока еще значительно отличается от региона к региону и зависит от опыта участия в госзаказах, работы с продвинутыми генподрядчиками, грамотности специалистов. Теперь ситуация может начать выравниваться благодаря принятию таких законодательных актов, как Постановление Правительства РФ № 331 от 5 марта 2021 года, обязывающее выполнять проекты госзаказа с использованием ТИМ, и Распоряжение от 20 декабря 2021 года № 3719-р, или «дорожная карта» по использованию ТИМ при проектировании и строительстве объектов капитального строительства.
«Во втором полугодии 2021 года на рынке появился повышенный интерес к технологиям информационного моделирования, поток обращений и запросов в компанию нарастал, и мы начали помогать госслужащим правильно организовать работу по внедрению этих технологий, — рассказывает о заметных переменах на рынке информационных технологий Максим Нечипоренко, заместитель генерального директора компании Renga Software (один из разработчиков отечественной BIM-системы). — Объясняли, как подготовить типовые требования к заданию на проектирование, чтобы подрядные проектировщики выполняли проекты уже с использованием информационных моделей. Начали также работу с государственными региональными экспертизами, которые активизировали изучение и освоение ТИМ. Такую же работу мы проводим с региональными управлениями по капитальному строительству, где были созданы собственные проектные подразделения».
«Половина застройщиков из топ-30 ЕГРЗ внедрили у себя BIM на этапе проектирования, сформулировали требования к моделям, принимают и проверяют их, — говорит технический директор SIGNAL Александр Попов. — В последние несколько лет некоторые застройщики начали пробовать применять модели для получения объемов, смет и графиков работ, ведут на своих объектах строительную и исполнительную модель, организуют Среду Общих Данных по проекту».
В компании «Графисофт» отмечают рост заказов на информационное моделирование в 2021 году даже в сегменте малоэтажного индивидуального строительства и дизайна интерьеров, на что компания отреагировала выпуском специальной версии Archicad Solo с более низкой стоимостью лицензии за счет сокращения функционала.
Эксперты «ТехноКад», которая с 2016 года подключает в электронном виде профессиональных застройщиков, брокеров и агентства недвижимости к сервисам по регистрации недвижимости, обращают внимание на растущую заинтересованность клиентов в дополнительных услугах. Особенно востребованы сервисы по выпуску облачных электронных подписей и подписанию документов в личном кабинете клиента, автоматической оплаты госпошлин, визуализации результатов регистрации. На очереди — виртуальный «режим одного окна», который позволит взаимодействовать всем участниками сделки: создавать заявку на электронную регистрацию прав, подписывать ее и отправлять в органы Росреестра, дорабатывать и рассылать документ, администрировать деятельность сотрудников, вести отчетность. Такие сервисы компания начала применять в ПО «ТехноКад Онлайн Платформа».
Станет ли рынок информационных технологий «рынком покупателей»?
Сегодня перед компаниями, желающими внедрять информационное моделирование, открыт большой выбор софта, а конкуренция дилеров и вендоров дает возможность подобрать самый оптимальный по цене и функционалу вариант. В таких условиях покупатель становится более требовательным к программному продукту и репутации разработчика, может выставлять свои условия и критерии, критически подходить к предлагаемой цене и к расходам на эксплуатацию, обращать внимание на удобство обучения, на новинки и более совершенное ПО, в большей мере отвечающее их потребностям.
Со своей стороны, специалист отдела продаж MalininSoft (ООО «ИнжПроектСтрой») Алексей Юдаков уверен, что такое тесное взаимодействие с пользователями — большое преимущество для компании. Именно поэтому у разработчиков MalininSoft есть возможность выстроить обратную связь с инженерами-геотехниками, провести тестирование, внести исправления и отработать предложения по развитию программы.
По мнению директора по работе с ключевыми заказчиками компании «Графисофт» Артема Котельникова, заказчиков все чаще интересует стоимость владения программными продуктами не только в краткосрочной, но и в долгосрочной перспективе. Поэтому компания предлагает индивидуальные гибкие предложения на свой флагманский продукт Archicad с пролонгацией лицензий и обслуживанием, при этом базовый курс сокращен до пяти дней. Те же, кто хотел бы научиться максимально использовать возможности BIM-технологий, могут пройти 10-недельный «продвинутый» курс BIM Manager. То есть силами поставщика ПО можно с нуля обучить свой персонал информационным технологиям.
«ПО должно быть локализованным и доступным для освоения, очень важны наличие и оперативность техподдержки — это особенно актуально для уникальных проектов, требующих глубоких и зачастую специфических знаний и навыков», — считает региональный директор бизнес-направления «Технологии для строительства» Trimble Денис Купцов.
Для моделирования и деталировки строительных конструкций любой сложности на рынке представлено решение Tekla Structures. Программа позволяет создавать 3D‑модели с самым высоким уровнем проработки LOD 500.
«Застройщики интересуются продуктами, которые позволяют на разных стадиях проектирования и строительства оперативно определять стоимость строительства, его технико-экономические показатели, соответствие нормативной базе, — поясняет предпочтения разных участников строительного рынка руководитель группы LABPP Юрий Цепов. — В первую очередь это формирование ведомостей трудозатрат и материалов в различных вариантах технических и декоративных решений, инструменты аналитики информационной модели. Становятся актуальными продукты, которые позволяют по модели здания визуально выделять места изменений для принятия оперативных решений по применению или замене тех или иных материалов и изделий. Проектировщики, помимо традиционных удобств САПР, больше внимания стали уделять продуктам, автоматизирующим рутинные трудоемкие операции по построению ведомостей отделки, расходов материалов и закупочных ведомостей, выполняющие анализ пересечений и выявления нестыковок. Но самое актуальное для всех строителей — это классификация BIM-модели по новым требованиям Минстроя. Без этого существование на строительном рынке будет вообще невозможным. Поэтому LABPP разрабатывает для GRAPHISOFT модуль автоматической классификации строительной информации в виде приложения к ARCHICAD».
В предлагаемой компанией SIGNAL линейке предусмотрены четыре модуля для разных клиентов: руководители выбирают DASHBOARD, стройконтроль — INSPECTION, ГИПы и специалисты по документообороту — VALUE, BIM-менеджеры и специалисты ПТО — TOOLS. В 2021 году из DASHBOARD выделен отдельный модуль SIGNAL TOOLS (для тех, кому нельзя использовать облачные решения Autodesk) — это основной инструмент по сбору данных и работе с информационной моделью для личного кабинета заказчика. В модуле планируется добавить функционал по генерации смет и календарно-сетевых графиков, а также реализовать электронное взаимодействие между всеми участниками строительного процесса на основе IFC-формата.
Заместитель гендиректора, начальник отдела комплексного анализа ООО «Стройформ» Алексей Деревянко делает упор на важность отечественного софта: «Взятый государством курс на импортозамещение ограничивает использование импортного ПО, а также проприетарных форматов данных: вместо них для передачи информационной модели должен применяться "открытый" формат IFC, хотя и он требует доработки». Эксперт считает, что принципиальным становится наличие единых требований к модели со стороны всех участников строительства, без которых нельзя обеспечить корректную передачу данных в различные информационные системы. Заказчики из государственного сектора при этом могут требовать от ПО как обработки информации ограниченного доступа (с необходимыми сертификатами ФСТЭК) и разграничения доступа для разных бизнес-ролей, так и возможности работать с данными через веб-клиент.
«Подавляющему большинству заказчиков важно, чтобы программное обеспечение было российским, — говорит генеральный директор ГК "СОДИС Лаб" Андрей Шахраманьян. — Многие интересуются наличием облака и возможностью установить ПО на собственные серверы. Также часто спрашивают о возможностях интеграции наших программных продуктов со сторонними платформами, с другими системами и оборудованием. При этом важно быть универсальными и не зависеть от конкретного вендора».
«Российские разработчики программного обеспечения сегодня предлагают лучшие инструменты для информационного моделирования, которые способны полностью реализовать импортозамещение и уже давно превзошли по качеству и широте охвата инженерных специальностей все зарубежные решения BIM-проектирования», — уверяет Игорь Орельяна Урсуа, исполнительный и технический директор компании «СиСофт Девелопмент» (CSoft Development). Одним из таких инструментов, по его словам, является российская Model Studio CS Строительные решения — программное обеспечение для проектирования и моделирования строительных конструкций зданий и сооружений, разработанная при поддержке Российского фонда развития информационных технологий (РФРИТ) и полностью адаптированная под отечественного потребителя.
От изысканий до составления смет
Как показывает российская практика становления информационных технологий, использовать единый программный продукт на всех этапах жизненного цикла строительства объекта не представляется возможным: такого продукта просто нет. Но есть немало предложений специализированного и даже узкоспециализированного ПО.
К примеру, программные продукты «КРЕДО-ДИАЛОГ» используются при создании информационной модели на стадии обработки данных инженерных изысканий. Работа продолжается на этапах проектирования модели территории средствами разработки генплана, дорог, инженерных сетей, контроля строительства объекта, на дальнейших этапах жизненного цикла. Наибольшим спросом, по мнению генерального директора Аркадия Калинина, пользуются программные продукты КРЕДО, которые позволяют эффективно использовать современное геодезическое оборудование, в том числе технологии лазерного сканирования и применение БПЛА, для создания инженерной цифровой модели местности (ИЦММ) и новые алгоритмы формирования информационных моделей на этапе проектирования инфраструктурных объектов капитального строительства.
Решать широкий спектр геотехнических задач помогает не менее широкий функционал программ, входящих в комплекс MalininSoft (ООО «ИнжПроектСтрой»). Самыми популярными из них являются GeoWall для расчета ограждений котлованов и GeoStab для расчета устойчивости откосов и склонов.
В ГК «Геоскан» изображения, полученные с помощью беспилотников, в автоматическом режиме обрабатывает Agisoft Metashape. В результате получаются высокодетализированные текстурированные 3D-модели объектов и местности, на основе которых можно сформировать цифровой двойник строительного объекта.
Вендоры отечественных сметных программ также начинают интересоваться информационным моделированием, и в этом сегменте уже есть продукты, интегрированные с BIM-платформами. Специалистами НПП «АВС-Н» в линейке АВС (Автоматизация Выпуска Смет) выпущены сметный программный комплекс АВС-RU, система календарного планирования «АККОРД», программный продукт «АВС-ПИР» и создана BIM-смета АВС специально для работы с информационными моделями, реализованная в рамках концепции OpenBIM.
Информационная модель как совместное творчество
Трудно представить перспективы масштабного распространения информационных технологий без интеграции программных продуктов для создания, корректирования и применения цифровой модели. Кроме того, наличие интеграционных решений повышает конкурентоспособность ПО и становится дополнительным фактором его продвижения на рынке.
«Интеграция — это краеугольный камень технологии информационного моделирования в проектировании и головная боль специалистов, разрабатывающих, внедряющих и сопровождающих программное обеспечение. Ни у одного из разработчиков не существует линеек программных продуктов, которые покрыли бы весь спектр решаемых строительной отраслью задач. Поэтому мы открыты к взаимодействию с отечественными разработчиками», — говорит советник директора Бюро ESG Ирина Чиковская.
«Взаимная интеграция — действительно значимый фактор: ни один пользователь ПО не работает в изоляции, результаты его работы должны быть переданы коллегам, смежникам или заказчикам в читаемом формате, — поясняет Павел Храпкин, эксперт направления BIM в компании "НИП-Информатика". — Обеспечивая техническую поддержку своих заказчиков по всей стране, компания "НИП-Информатика" также занимается проверкой совместимости программного обеспечения от различных вендоров, и "бесшовная" передача информации между различным ПО — одна из многих задач, которую помогаем решить для наших клиентов».
Марина Король считает, что интеграция продуктов со сторонними приложениями является одним из самых приоритетных направлений в Autodesk:
«Прежде всего наша компания поддерживает подход ОреnBIM, обеспечивая открытые форматы обмена данными. Наши продукты первыми проходят сертификацию на соответствие стандартам данных IFC. В России сформировалась развитая сеть "классических" разработчиков — около 100 компаний, создающих на базе наших продуктов решения для специфических задач. Кроме того, полторы сотни российских компаний осуществляют разработки на нашей платформе Forge. Это, в том числе, позволяет получать из моделей проектов любые данные, интерпретировать их, представлять и визуализировать их для заказчика в любом удобном формате, а также интегрировать с внутренними системами для решения различных управленческих задач. У нас есть глобальные партнеры. Так, благодаря партнерству с компанией ESRI мы обеспечиваем бесшовную передачу данных между BIM и ГИС-системами».
Заместитель руководителя отдела по обслуживанию клиентов «ТехноКад» Олег Береснев отмечает, что вопросы интеграции различных сервисов приобрели актуальность в последние пять лет, когда заказчик стал ценить результативность при минимальных затратах времени и усилий. Поэтому компания внедрила бесшовные каналы взаимодействия между внутренними CRM-системами заказчика и сервисами электронной регистрации в ПАО «Сбербанк», ПАО «ПИК СЗ» и другими крупнейшими игроками. В ближайшие 2–3 года в компании ждут увеличения спроса на эти услуги.
В Renga Software, идя навстречу заказчику, используют все возможности интеграции, включая общеобменный формат IFC, программное взаимодействие через API и ПО для управления строительством на платформе «1С». Такой же подход стараются использовать многие разработчики. Заказчики «Графисофт» могут сами выбирать удобные ему специализированные технологии и решения по принципу OpenBIM, что оказалось очень удобным для совместной работы ряда исполнителей над проектом Дворец художественной гимнастики в Лужниках в 2016 году. В LABPP самыми востребованными становятся приложения для взаимодействия САПР ARCHICAD с AVEVA и Tekla, по складскому учету и бухгалтерии — с 1C, по сметному делу — с ГрандСмета. «СОДИС Лаб» в прошедшем году запустила облачную платформу SODIS.IO с онлайн-доступом к данным мониторинга несущих конструкций зданий на любом этапе строительства и эксплуатации.
«В нашем активе начиная с 2012 года реализовано десять интеграционных решений с наиболее востребованными на рынке BIM-системами: Revit, Renga, ARCHICAD, Allplan, nanoCAD, Model Studio CS, AVEVA E3D, IndorCAD, Кредо.Дороги, Tekla, — рассказывает Владимир Изатов, директор НПП "АВС-Н", руководитель разработки программных продуктов семейства АВС, вице-президент Ассоциации "Сибирская БИМ-Академия". — Эффект от такого сотрудничества — значительное сокращение трудозатрат на разработку сметного раздела и значительное повышение достоверности информации об объемах и учтенных факторах в сметах. Наличие в линейке наших программных продуктов системы календарного планирования АККОРД позволяет нам реализовать технологию дополнения всех элементов модели информацией о стоимости, времени начала и продолжительности выполнения работ, потребных ресурсов — трудозатрат, строительной техники и материальных ресурсов (от 3D к 5D). Как результат, в 2021 году компания получила сразу два призовых места на V Всероссийском конкурсе "BIM-технологии": первое место в номинации "Лучшая BIM-идея года" и второе — в номинации "Отечественная программная разработка в области BIM"».
Еще одна примета развивающегося рынка — постоянное совершенствование и обновление программных продуктов, создание новых приложений. CSoft Development, имея собственную систему проектирования и моделирования зданий, в прошедшем году дополнила линейку ПО для трехмерного проектирования, компоновки и выпуска проектной/рабочей документации по технологическим установкам и трубопроводам на проектируемых или реконструируемых объектах сразу в двух приложениях — Водоснабжение и канализация и Отопление и вентиляция, а также ПО для проектирования генеральных планов и объектов инфраструктуры.
«Фактически отрасль ПО для информационного моделирования все больше приближается к модели SAAS — Software As A Service, то есть лицензии предоставляются в виде подписки, — считает Павел Храпкин. — Для некоторых игроков рынка это само по себе серьезное новшество».
«ПО по подписке не требует больших начальных вложений, — поясняет Денис Купцов. — Изменились и конфигурации программного обеспечения — они стали более удобными для пользователей. Такое обновление идет полностью в логике современного развития рынка с его гибким подходом к изменениям, отказом от долгосрочного планирования и возможностью для участников проекта выбрать именно то, что им необходимо для выполнения конкретных задач и конкретных проектов».
Мнение
Технический директор компании «ИндорСофт» Денис Петренко:
— У изыскателей и проектировщиков применение технологии информационного моделирования к транспортным объектам вызывает много серьезных вопросов. Объясняется это не только тем, что технология новая и раньше этим никто не занимался, но и не до конца сформированной нормативно-технической базой. Четких требований для выполнения именно инфраструктурных проектов в технологии BIM до сих пор нет. Однако применять технологию информационного моделирования как минимум полезно.
Все привыкли к тому, что результат проектирования — это набор чертежей определенного вида. Но чертежи не дают ответов на многие вопросы. Например, вот сечение с двускатным поперечным профилем, а вот — с односкатным. Как должна быть построена дорога между сечениями? Однозначного решения нет. Наличие модели и возможность ее увидеть позволяют точно представить результат проектирования и гарантировать его понимание на стадии строительства. Вывод — требование создания модели проектного решения как минимум полезно для выполнения качественного проектирования.
Использование ПО, позволяющего на всех стадиях обработки изысканий и проектирования видеть результат не только в чертежах (план/профиль), но и контролировать все построения в 3D, упрощает задачу создания информационной модели изысканий или объекта проектирования.
3D-визуализация в IndorCAD помогает сразу выявлять коллизии в проектных решениях, будь то проектная поверхность, тела дорожной одежды или водопропускные сооружения. Такой подход позволяет отказаться от заведомо неправильного или нереализуемого решения уже на ранних стадиях проектирования. Выглядящий вполне корректным чертеж может оказаться абсолютно нереализуемым на практике, что будет видно в 3D-модели. Именно это мы считаем очевидным преимуществом внедрения BIM-технологий в дорожное проектирование.
В дальнейшем решение, 3D-модель которого не вызывает диссонанса, всегда можно представить чертежами. А по 3D-модели, отображаемой непосредственно в IndorCAD в процессе проектирования, получить информационную модель очень легко — как говорится, «в несколько кликов».
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»