Сухие строительные смеси
Сухие строительные смеси — это вспомогательные стройматериалы, использующиеся для плиточных и напольных работ, внутренней и наружной отделки зданий, каменной кладки. Популярностью они пользуются благодаря точной заводской дозировке веществ, которая при правильном перемешивании гарантирует в готовом продукте указанные характеристики. Расфасованный сухой продукт не требует применения дополнительной минеральной или органической добавки и подходит для использования сразу после разведения водой в определенной пропорции.
Особенности сухой строительной смеси
Сухие строительные смеси (ССС) на рынке занимают лидирующие позиции. Без них не получится устроить пол, выровнять потолок и стены, осуществить гидроизоляцию и выполнить кладку. Применение ССС помогает за короткий промежуток времени провести ремонтные работы, так как для замеса необходимо всего несколько минут. Для получения раствора нужной консистенции используют сухую смесь, строительный миксер и воду. Пропорции каждый производитель указывает на упаковке.
ССС — это средство, которое состоит из различных компонентов, рассчитанных с точностью до миллиграмма. В основной состав входят:
- минеральное вяжущее вещество;
- добавки, определяющие устойчивость ССС к низкой температуре;
- полимерный модификатор;
- регулятор реологических свойств;
- вещества, которые отвечают за время схватывания;
- заполнитель.
Каждый из перечисленных компонентов отвечает за определенное действие и в результате придает уникальность свойствам ССС. Часто в виде добавки применяют гашеную известь, которая оказывает противогрибковое действие.
В качестве вяжущего вещества используют:
- белый цемент;
- гипс;
- портландцемент;
- ангидрит;
- полимерный диспергируемый порошок.
Чтобы смесь в готовом виде была текучей и пластичной, добавляют в состав пластификатор. В результате получают консистенцию с высокими показателями подвижности. Поэтому при замесе раствора не приходится увеличивать объем жидкости.
Чтобы смесь после нанесения на поверхность не расслоилась, в состав включают компоненты, повышающие показатели водоудержания. Но из-за этих добавок во время замеса образуется пена. Поэтому их используют совместно с пеногасителями.
Сухие смеси предназначены для отделки площади внутри и снаружи здания. Во втором случае в состав добавляют противоморозные добавки, что дает возможность работать с материалом даже при минусовой температуре. Кроме того, процесс затвердевания смеси в этом случае ускоряется. Чаще всего для такой цели используют солевой раствор.
Виды сухих смесей
В зависимости от предназначения, существует несколько категорий ССС, предназначенных для:
- шпаклевочной работы;
- штукатурки поверхностей;
- проведения облицовочной работы;
- использования в качестве напольных покрытий;
- осуществления ремонтной работы;
- защиты поверхности от разрушающих действий окружающей среды;
- проведения кладочных, монтажных, гидроизоляционных, грунтовочных или декоративных работ;
- теплоизоляции поверхности.
Выбирая ССС для выполнения строительных действий, рекомендуют для каждого этапа использовать смесь одного производителя. Продукция будет отлично сочетаться между собой, что обеспечит долговечность конструкций и качество выполненной работы.
Размер зерен в составе сухих строительных смесей
Существуют различные размеры зерен в составе ССС, исходя из которых, материал бывает трех видов:
- бетонный;
- растворный;
- дисперсный.
Готовить сухие строительные смеси и приводить их в рабочее состояние можно только по определенной рецептуре, заявленной производителем. Вода должна быть в пределах 70°…80°С.
Кроме того, каждый раствор относят к определенной марке прочности. Чем она выше, тем больше этот показатель.
Классификация сухой строительной смеси
Ориентируясь на область применения материала, ССС разделяют на группы:
- Кладочные. Используют для укладки перегородки и стены. Разделяются они на тонкослойные и толстослойные.
- Затирочные. Смеси рассчитаны для затирки швов и стыков.
- Штукатурные. Материал бывает легким, специальным и тяжелым. Используют для оштукатуривания внешней и внутренней поверхности.
- Напольные. Предназначены для проведения работ по выравниванию пола, формирования стяжки и финишного слоя. Бывают стандартными и самонивелирующимися.
- Клеевые. Рассчитаны на укладку кафельной и керамогранитной плитки, фасадных кирпичей и газобетона.
- Шпатлевочные. Применяют для финишного слоя и выравнивания поверхности.
- Изоляционные. Обеспечивают температурную и звуковую изоляцию.
Также существует группа ремонтных сухих смесей, к которой относят восстановительный и инъекционный материал. В быту массово используют универсальные продукты, адаптированные к выполнению широкого спектра работ. Для примера, если приобрести шпаклевочную смесь, то получится провести стартовую отделку стен, залить пол, выровнять горизонтальную поверхность.
Ориентируясь на вид вяжущего компонента, материал разделяют на два класса:
- сложный (состоит из нескольких вяжущих добавок и клея на органической основе);
- простой (применяют один вяжущий компонент: цемент или гипс).
Чаще всего для внутренней отделки помещения используют однокомпонентную гипсовую смесь, помогающую формировать благоприятный микроклимат в жилом пространстве. Для наружной работы отдают предпочтение материалам, в состав которых входит цемент. В результате обработанная поверхность будет защищена от влаги и устойчива к температурным перепадам.
Кладочная смесь
Без кладочной смеси не может обойтись процесс строительства и отделки. ССС разводят водой в пропорциях, указанных производителем. Раствор должен быть плотным, прочным и эластичным. В качестве связующего вещества используют глину или цемент. Существует четыре вида кладочных смесей:
- оптимальные;
- смешанные;
- цветные;
- специальные.
Оптимальный вид ССС используют в процессе постройки дома. Продукт повышает теплоизоляционные свойства здания, делая дом уютным и теплым. Также этот раствор разрешается использовать для укладки тротуарной плитки.
В некоторых случаях в оптимальную смесь добавляют специальные вещества, позволяющие продлевать время эксплуатации раствора. Это качество идеально подходит для длительных работ. Раствор можно приготовить утром, а затем в течение дня полноценно использовать.
Смешанный состав более эластичный и пластичный. Кроме того, раствор дополнительно защищает помещение от влаги. Изготавливают материал на основе портландцемента. Смешанные варианты — это перлитовые или глино-шамотные смеси, которые отлично утепляют постройку.
Цветную кладочную смесь по достоинству оценили дизайнеры. В состав добавлен краситель, который не изменяет плотность раствора. Материал делает обычную кирпичную кладку более интересной, яркой и оригинальной.
Специальные ССС применяют при возведении крупной постройки. Самый популярный вид — М200. Материал внутри помещений сохраняет тепло и делает сооружение устойчивым к перепаду температур.
Клеевые смеси
Клеевые смеси качественно соединяют плитку с основанием. Материал устойчив к перепаду температур и повышенной влажности. К основным преимуществам относят:
- способность быстрого схватывания и застывания;
- длительное время хранения;
- простоту использования и надежность;
- высокую точность и скорость кладки.
Клеевую смесь применяют для наружных и внутренних работ.
Сухие смеси для пола
Прежде чем укладывать финишное напольное покрытие, требуется выровнять основания. Для этого обустраивают стяжку пола. ССС по качеству значительно превосходит цементно-песчаный раствор. Сухие смеси для пола разделяют на три группы:
- на основе гипса;
- для сухой стяжки пола;
- состоящие из цемента.
Цементную смесь используют для черновой стяжки и окончательного выравнивания основания. Материал подходит для обустройства теплого пола.
Гипсовый состав, по сравнению с цементным, гораздо быстрее полностью высыхает. Материал дает возможность делать достаточно прочную стяжку, обладающую отличными теплосберегающими характеристиками. Смесь ценят за высокую экологичность и невысокую стоимость.
Основной недостаток гипсовой смеси состоит в том, что ее нельзя применять в помещении с повышенной влажностью. Например, в туалете, на кухне или ванной комнате.
Для приготовления сухой стяжки пола не использую воду. Ее изготавливают на основе пенополистирола или керамзита. К основным преимуществам относят:
- повышенные шумоизоляционные качества;
- пригодность к любым типам оснований: бетонные плиты, деревянные перекрытия;
- теплоизоляцию;
- к последующей работе можно приступать сразу, после того как выровняли основание;
- самоуплотнение (при дальнейшей эксплуатации стяжка не проседает).
Для финишного слоя применяют ОСП или листы из гипсоволокна. Это дает возможность в последующем укладывать на них необходимое напольное покрытие.
Штукатурные смеси
От качества выравнивания стен зависит время эксплуатации, практичность и эстетичность помещения. Поэтому важно правильно выбрать сухую штукатурку. Существует два вида:
- стартовая, которую используют при первичной обработке поверхности;
- финишная, предназначенная для декорирования.
Сухую смесь изготавливают на основе гипса или цемента. К основным преимуществам относят:
- низкий коэффициент теплопроводности и высокую степень теплоизоляции;
- простоту в применении;
- высокое качество и экономичность расхода;
- устойчивость к действию огня.
Благодаря сухой штукатурке стены получаются идеально ровными и подходят для отделки любым современным материалом. К основным видам относят:
- Структурную декоративную штукатурку, состоящую из гранул различного диаметра, которые создают интересные рисунки.
- Фактурную. Материал пластичен, поэтому дает возможность формировать барельефы и другие декоративные элементы.
- Минеральная штукатурка. Содержит мрамор, кварц или гранит. Помогает создавать эффект натуральной текстуры.
- Венецианская штукатурка. Создает имитацию отделки стен и потолка малахитом или мрамором. При правильном проведении работ материал невозможно отличить от настоящего.
Сухую штукатурку на основе эпоксидных смол применяют только в закрытом помещении, с полиуретановым составом — в отделке фасада.
Шпаклевка
Шпаклевка — это один из самых распространенных видов ССС. Ее применяют для заделки дефектов разных поверхностей и для их выравнивания. Основные вещества, входящие в состав — заполнитель и связующий компонент. Для увеличения адгезионных свойств увеличивают содержание наполнителя и добавляют полимерные модификаторы.
Шпаклевка бывает:
- гипсовой (для внутренней работы);
- цементной (для наружной обработки поверхностей).
Шпаклевку используют не только для заделки трещин. Также она подходит для выравнивания поверхностей, фасадных и декоративных работ.
Преимущества сухих смесей
У ССС, по сравнению с традиционными растворными смесями, есть существенные преимущества, которые помогают выводить на высокий уровень качество строительной работы. Основные достоинства:
- Простота применения и практичность. Производители детально расписывают инструкцию и размещают ее на заводской упаковке.
- Пропорции исходных веществ выдержаны в рамках ГОСТ. Это обеспечивает строго заданные качества конечной продукции.
- Привлекательная стоимость. Кроме того, ССС ценят за высокую экономичность, так как сокращается время на ее приготовление, а наносится смесь тонким слоем, что значительно экономит денежные средства.
- Однородность, пластичность и отличные адгезивные качества. При соблюдении правил эксплуатации гарантируется надежная сцепка с основанием и качественное нанесение на поверхность любого типа.
- Сохраняет рабочие качества после длительного хранения и транспортировки.
Кроме того, на рынке представлен огромный ассортимент ССС, среди которого легко подобрать материал для всех видов работ.
Правила хранения и применения
Чтобы сохранить указанные производителем характеристики, важно правильно хранить строительный материал. Запрещается:
- нарушать целостность упаковки;
- допускать попадания влаги;
- хранить при температуре ниже +5°С.
Срок годности ССС на цементной основе составляет 1 год, гипсовой — 6 месяцев. После этого материал становится непригодным к использованию. Просроченная смесь на основе гипса моментально схватывается, а цементный состав превращается в камень.
Чтобы не нарушить заявленные характеристики, важно правильно использовать продукт:
- смесь в воду добавлять только при постоянном помешивании;
- проводить вторичное перемешивание через пять минут (за это время все компоненты растворятся, и раствор приобретет требуемые свойства);
- строго соблюдать указанные производителем пропорции воды (избыток влаги повлияет на прочность покрытия).
Прежде чем нанести раствор, поверхность очищают и грунтуют. Если не получается удалить старый слой покрытия, то его обеспыливают, а затем наносят подготовленную смесь.
Применение сухих смесей в гидроизоляции
При проведении гидроизоляционной работы к качеству ССС предъявляют повышенные требования. Особое внимание уделяют устойчивости материала к температурным перепадам. По входящим в состав компонентам смеси бывают двух типов:
- Пленочные. Плоскость покрывают тонким слоем прозрачного раствора. В результате на поверхности образуется пленка, которая защищает от проникновения влаги.
- Проникающие. Смесь защищает материал от влаги не только на поверхности, но и внутри.
Чаще всего сухие смеси для гидроизоляции изготавливают на основе цемента или его аналога. Приготовленный раствор ценят за хорошую адгезию. Его применяют для обработки поверхностей из:
- металла;
- бетона;
- кирпича;
- дерева.
Используемый раствор обладает эластичностью и водостойкостью. Подходит для выполнения работ внутри и снаружи помещения.
Итого, сухие строительные смеси — это удобный материал с тщательно продуманным составом. При их выборе пропадает необходимость смешивания песка, цемента, различных химических веществ и гипса. ССС обеспечивают требуемое высокое качество работ. В состав некоторых видов добавляют антиморозные добавки, что дает возможность продолжать строительство при минусовой температуре.
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»