Инженерные изыскания в строительстве
Инженерные изыскания в строительстве — это комплекс работ, которые обязательно проводят перед началом работы. Они позволяют узнать больше о природных и климатических особенностях определенного участка, разобраться со спецификой грунта, подземными водами и так далее.
Суть инженерных изысканий
Неважно, что именно будут строить на участке: частный дом, завод, торговый центр и так далее. Избегать инженерных изысканий нельзя ни в коем случае. Специалисты собирают всю необходимую информацию о грунте, выводят гидрогеологическую картину местности, описывают рельеф и топографию.
На основе полученных данных готовится проектная документация, в которой прописываются все самые важные для строительства нюансы. Обязательно указывается, как объект в будущем повлияет на окружающую среду. Если есть какие-то серьезные угрозы, от возведения придется отказаться.
Существует несколько видов изысканий, у каждого из которых есть свои особенности. Можно выделить такие варианты:
- Геологические. Они позволяют выделить особенности грунта на конкретном участке. Изучается, какова динамика, насколько перспективным будет строительство.
- Гидрогеологические. Специалисты изучают особенности грунтовых и поверхностных вод, чтобы понять, получится ли провести в той местности водоснабжение. Учитываются возможные угрозы для будущих сооружений.
- Геодезические. Здесь нацеленность идет на изучение специфики рельефа — причем не только естественного, но и искусственного. Кроме того, выясняется, может ли он измениться в будущем, необходимо ли его исправлять с учетом поставленных задач.
- Экологические. Специалисты рассматривают особенности окружающей среды в месте воздвижения здания. Также предсказывают, как объект повлияет на экосистему, не представляет ли он опасности и так далее.
- Геофизические. Они необходимы для обследования пород, присутствующих на месте строительства. Для этого используют сейсмографические методики.
- Метеорологические. Изучаются погодные условия на заданном участке. Также обязательно нужно вывести прогнозы по их изменению.
- Кадастровые. Это работы по размежеванию, которые необходимы для оформления соответствующей документации.
Некоторые варианты стоит рассмотреть подробнее, чтобы лучше разобраться с их особенностями.
Инженерно-геологические
На этой разновидности основывается вся предпроектная подготовка. Поэтому очень важно, чтобы результаты были как можно более точными. В первую очередь специалисты будут оценивать, насколько разумно воздвигать здание в этом конкретном месте. Обязательно стоит уточнить, какие факторы увеличивают цену застройки. Также необходимо выяснить, при каких условиях провести мероприятия невозможно. Для воздвижения сооружения нужно знать о таких параметрах:
- тип почвы, границы слоев грунта — на этом базируется конфигурация фундамента;
- глубина залегания грунтовых вод — это дает возможность избавиться от рисков подтопления фундамента, позволит выяснить, как проектировать подвалы;
- особенности рельефа местности, где будет проводиться застройка — после этого можно решить, необходимо ли выравнивать участок, укреплять склоны.
Полученные в результате изысканий сведения позволяют более детально проработать проекты, определить выбор конкретной технологии строительства.
Инженерно-геодезические
Основная цель заключается в четком определении границ участка. Специалист обязан прикрепить к общему пакету документов экспертное заключение. Можно выделить такие составляющие:
- достоверные сведения о рельефе местности: не только наземные особенности, но и глубина дна водоемов, а также наличие других зданий и сооружений на участке;
- иногда проводится топографическая съемка разных масштабов, результаты указываются в плане или отмечаются на карте;
- обязательно проводится трассирование линейных сооружений, что позволяет определить оптимальное расположение объектов на местности;
- геодезическая привязка, по окончании которой закрепляются точки, отмеченные в специальной системе координат.
Все измерения должны быть четкими, чтобы со строительством не возникло никаких проблем.
Инженерно-экологические
Эти изыскания в первую очередь необходимы для того, чтобы установить, насколько целесообразно будет вести хозяйственную деятельность на конкретном участке. Специалисты выясняют, каково состояние экологии в указанной местности, каким может быть вред от строительства объекта.
Результаты экологических изысканий позволяют уменьшить негативные последствия для окружающей среды. Очень важно учитывать их, если риск слишком велик, изменения могут привести к печальным последствиям. Мероприятия могут включать в себя такие компоненты:
- выявление источников загрязнений и возможных угроз;
- геоботаническое профилирование;
- измерение интенсивности электромагнитного поля участка;
- изучение параметров радиологического, шумового, химического и микробиологического фонов.
Это один из самых важных нюансов изысканий. Влияние на экологию учитывается в обязательном порядке, если оно будет чрезмерно негативным, строительство недопустимо.
Инженерно-гидрометеорологические
Этот вид изысканий поможет установить погодные и гидрологические особенности местности. Если понимать цикличные процессы, характерные для местности, будет значительно проще спроектировать объект. Выявляются такие параметры:
- метеорологические данные: атмосферное давление, влажность воздуха, температура и многое другое;
- особенности климата местности;
- особенности местных водоемов, глубина пролегания грунтовых вод, изменения, которые происходят ежегодно;
- техногенные изменения всех названных показателей;
- опасные погодные явления, которые могут негативно повлиять на объект.
Если учесть все эти факторы, можно будет повысить качество эксплуатации объекта, а также продлить его «жизнь».
Инженерно-геотехнические
Эта разновидность направлена на исследование массивов грунтов, которые в дальнейшем будут выполнять роль основы дальнейшим объектам. Кроме того, необходимо выяснить, получится ли проложить в указанной местности коммуникации. Специалист должен будет сформировать математическую модель, учитывающую все важные нюансы.
Опасные для объекта строительства процессы вызываются разными факторами: действие подземных и наземных водных источников, вес почвы, силы, возникающие при промерзании или оттаивании земли.
Благодаря этим изысканиям получится вывести информацию об изменениях свойства грунта, на основе чего будут назначены реконструкционные работы (если они необходимы). Также появится возможность отслеживать опасные для объекта процессы. В этом д еле очень важен комплексный подход.
Что специалисты могут исследовать на участке
Конкретный перечень исследований зависит от пожеланий заказчика. Тем не менее, есть список самых востребованных услуг:
- Создание геодезического и планово-высотного обоснования. Благодаря этому точность дальнейших работ будет очень высокой.
- Топографическая съемка местности, масштаб обычно составляет 1 к 500. Для этого используется специализированное оборудование.
- Трассирование линейных сооружений. Специалисты изучают особенности местности, на основе чего выводится план и продольный профиль трассы.
- Поиск и согласование всевозможных коммуникаций. Документы согласуются со всеми важными инстанциями.
Конечно, это не полный список. В некоторых ситуациях геодезисты прибегают к индивидуальному подходу.
Состав инженерной деятельности
Инженерная деятельность состоит из нескольких исследований. Территория анализируется с различных точек зрения. При определении фронта работ обязательно определяются такие факторы: доступность и степень изученности объекта, масштабы планируемых работ, предназначение объекта, сам планируемый процесс.
Специалисты проводят расчеты, которые позволяют перенести реальные характеристики местности на бумажные носители. Стоит отметить, что у всей этой информации есть определенная юридическая сила. Застройщик по желанию может запрашивать интересующие его сведения, чтобы планировать строительные работы.
Надо сказать еще и о дополнительных услугах, которые можно заказать в комплексе с инженерными изысканиями. Речь идет о следующих исследованиях:
- геотехническая диагностика территории;
- проект со всеми данными, полученными изначально — к примеру, с пробами грунта;
- результаты анализа воды;
- возможные риски от техногенных катастроф;
- создание корректной инженерной защиты объекта от отрицательных воздействий окружающей среды;
- полное обследование объекта на протяжении всего времени строительства.
Инженер может сопровождать заказчика в течение всего периода работ. Все результаты работы фиксируются в специальной документации. Эти данные будут полезны на случай спорных ситуаций или судебных разбирательств.
Какие опасные процессы могут быть выявлены инженерами
Инженерные изыскания могут дать информацию о ряде опасных процессов. Чаще всего выводятся такие данные:
- Наличие кадастровых пустот. Они могут появляться вследствие вымывания пород из известковых грунтов. Наблюдаются на разной глубине, в некоторых ситуациях даже возможны обвалы. Потому очень важно, чтобы сооружение не располагалось над кадастровой пещерой.
- Слишком высокий уровень грунтовых вод. Он может или сильно замедлить процесс строительства, или вообще сделать его невозможным в данной ситуации. Если вовремя заметить эту проблему, ее легко можно исправить.
- Вероятность оползней. Инженерные изыскания помогают установить и эту опасность. Она характерна для строительства, которое ведется на склонах, богатых глиной, или на грунтах, пресыщенных водой. Если недостаточно сильно углубить фундамент, есть риск того, что объект полностью сползет вниз. И зачастую починке он подлежать не будет.
- Наличие водоносных горизонтов. Во время строительства может быть установлено, что в указанной зоне имеется хорошая вода, пригодная для питья. Благодаря этому будет значительно проще организовать системы коммуникаций. Также появится возможность сделать артезианскую скважину или автономное сооружение.
- Наличие техногенных слоев. Если строительств ведется в черте города или прилегающих к нему районах, высока вероятность обнаружить опасные захоронения отходов химического, физического или биологического характеров. Тогда необходимо или перенести строительство в другую локацию, или вывезти грунт, если это будет оправдано.
Все эти факторы очень важны, игнорировать их нельзя ни в коем случае. Иначе строительство может привести к реальным опасностям.
Как собираются результаты изысканий
Результаты проведенной работы сводятся в специальной документации. Основное внимание, конечно, уделяется техническому отчету, который составляется на основе всех полученных данных. Он состоит из нескольких глав, каждая из которых может выступать в роли отдельного документа.
Сначала прописывается введение. Там обосновывают важность проведенных работ, а также прописывают информацию о самом объекте. Обязательно указывают особенности, которые могут повлиять на окружающую среду. Там же публикуются сведения о ранее проведенных работах аналогичного характера.
Изученность экологических условий
В этом разделе приводятся материалы наблюдений таких органов, как Росгидромет и Санэпиднадзор. Важно описать те исследования, которые касались окружающей среды местности застройки.
Описание природных и техногенных условий
Здесь прописывают климатические и метеорологические данные, характерные для района будущей застройки, сведения о рельефе и освоенности местности. Также проводится анализ прошлого строительства, если оно здесь проводилось. Еще в этом пункте необходимо указать такие данные:
- список инженерно-геологических элементов;
- данные о грунтовых водах, амплитуда их колебаний;
- влияние грунтовых вод на железобетонные конструкции, используемые для постройки фундамента;
- наличие водоемов, их особенности;
- радиационная обстановка;
- как сильно промерзает грунт в разные времена года;
- вероятность оползней, усадок грунта и так далее.
Лучше всего перечисленные сведения свести в таблицу, чтобы заказчику было удобнее с ними ознакомиться.
Почвенно-растительные условия
В этом разделе пишут, какой тип грунта на данной территории, каковы его характеристики и особенности. Кроме того, рассказывают о флоре, распространенной на территории. Еще необходимо упомянуть и о животном мире, его разнообразии и популяциях.
Хозяйственное использование территории
К данному пункту относят производство и жилые дома, а также объекты сельского хозяйства. Если кратко, то это абсолютно вся окружающая инфраструктура. Особое внимание следует уделить вероятному загрязнению окружающей среды. Также необходимо указать, как избежать этой проблемы.
Социальная сфера
Указываются демографические данные. Также выводится уровень жизни населения. Сюда же можно включить объекты историко-культурного наследия, находящиеся неподалеку.
Дополнительные разделы
В число дополнительных разделов можно включить экологическое состояние территории и возможные неблагоприятные изменения ситуации. Также специалисты иногда оставляют свои рекомендации, анализируют последствия строительства и так далее.
Иллюстрации
Редко, когда отчеты обходятся без иллюстраций. Они добавляются в приложение. Можно туда включить такие материалы, как:
- топографическая съемка;
- карта текущего экологического состояния;
- карта вероятного экологического состояния;
- геоэкологические карты;
- карты экологического районирования.
Кстати, иногда топографическая съемка предоставляется самим заказчиком, этот пункт включается в техническое задание. Специалист обязан ее согласовать со всеми службами и организациями, выдающими разрешения на строительную деятельность.
Кто имеет право проводить изыскания
Далеко не все имеют проводить право такие работы. В первую очередь, в полном объеме они могут осуществляться застройщиком, входящим в саморегулируемую организацию. Также предложить такие услуги позволено физическим или юридическим лицам, состоящим все в той же СРО.
При этом специалист обязательно должен использовать только специальное оборудование, которое было проверено в установленном порядке.
Ошибки застройщиков
К сожалению, застройщики иногда складывают неправильное мнение об инженерных изысканиях. Можно выделить такие типичные ошибки:
- Учет мнения владельцев отстроенных строений при проектировании или выборе варианта фундамента. Делать так не стоит, поскольку грунты и воды залегают неоднородно. Невозможно составить полноценной картины без помощи специалиста.
- Нежелание обращаться за инженерными изысканиями, так как это дорого. Действительно, такие услуги нельзя назвать дешевыми, но в итоге на них уйдет не более 1% от всей стоимости проекта. Кроме того, благодаря изысканиям получится нормально рассчитать его стоимость, без лишних трат.
- Доверие к продавцу, который утверждает, что изыскания уже проводились. В доказательство такие люди обычно приводят копии отчетов. Все исследования должны быть актуальными.
- Учет мнения специалистов, которые определяют особенности участка «на глаз». Никто не может просто предугадать, как глубоко пролегают грунтовые воды, какова вероятность оползня и так далее.
Очевидно, что инженерные изыскания очень важны. Без них просто нельзя строить дома. Самое главное — найти уполномоченного специалиста, способного провести работы в заданные сроки.
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»