Навесные фасады
Навесной вентилируемый фасад — это современная система, используемая для облицовки зданий. Она помогает утеплить дом, а также защитить стены от воздействий окружающей среды. Ее использование позволяет не только значительно сократить потери тепла, но и придать зданию модный и привлекательный вид.
Особенности конструкции фасадов
Как известно, внешняя облицовка зданий имеет огромное значение для оценки городского ландшафта. Кроме того, она помогает уберечь сооружения от различного вида воздействий: механических, термических, гигрометрических и так далее.
Особая конструкция навесных фасадов прикрепляется к стене снаружи при помощи профилей и болтов. Она включает несколько слоев, причем между ними имеется пространство, заполненное воздухом. Очень важно рассмотреть особенности устройства системы. Конструкция включает следующие детали:
- защитно-декоративный материал;
- каркас с крепежом;
- изоляция;
- зазор для вентиляции.
Слой изоляции включает тепло-, паро- или гидроизоляционные материалы, причем иногда их сочетают друг с другом. Его прикрепляют к самим стенам с использованием специальных болтов. Применять клей крайне не рекомендуется.
Зазор для вентиляции должен позволять воздуху свободно проходить. Это учитывается при вычислении размеров. Чаще всего его толщина держится на уровне от 40 до 100 мм. Внизу располагают отверстия для воздуха с решетками, что позволяет защитить систему от попадания инородных предметов и преждевременной порчи.
Крепежный каркас включает несколько элементов: кронштейны, стойки, болты, заклепки и поперечины. Также его назначение заключается в перемещении массы облицовочных плит на стены постройки и предотвращение вибраций.
Виды фасадов
Вентилируемые фасады часто имеют квадратную или прямоугольную форму. Их монтаж значительно более прост, чем у того же сайдинга. Поделить панели можно на несколько типов в зависимости от того, что выбрано для облицовки:
- Из керамогранита. Указанный материал изготавливают искусственно, его получают через прессование специальной смеси, которую впоследствии обжигают. Он отличается длительными сроками службы, повышенной прочностью и стойкостью к перепадам температур. Фасады из керамогранита применяются для обустройства самых разных зданий — не только жилых, но и производственных.
- Из искусственного камня. Достаточно прочный материал, имеющий высокую стойкость к огню и длительные сроки эксплуатации. Для производства берут каменную крошку и раствор цемента. При монтаже надо помнить, что вес изделий немалый, потому надо позаботиться о надежном каркасе.
- Из композитных панелей. Для изготовления используют два листа алюминия, между которыми располагают огнестойкую прослойку из минералов. Вес у них небольшой, благодаря чему есть возможность работать со зданиями непростых форм.
- Из фиброцемента. Безопасный вариант, для производства которого берут цемент и волокна для укрепления, а также минералы. Отличается повышенной шумо- и теплоизоляцией. Недорогой вариант, пользующийся большим спросом.
- Линеарные панели. Некоторые специалисты приравнивают их к металлическому сайдингу. Их выполняют из тонколистового материала, у которого могут быть открытые или закрытые торцы. Благодаря особой форме крепления легко маскируются внутри самой конструкции.
- Ламинат высокого давления. Этот материал особо востребован в Европе. Его считают одним из самых дорогих. Для изготовления прессуют древесные волокна вместе с несколькими слоями бумаги, которые дополнительно пропитываются смолами. Вероятность расслоения крайне низкая.
- Панели из стекла. Бывают прозрачными, цветными, полузеркальными. Иногда их укрепляют или ламинируют, чтобы улучшить характеристики.
- Из терракотовой керамики. Это обожженная глина различных оттенком. Материал считается безопасным и экологически чистым, он не боится огня и устойчив к различным воздействиям окружающей среды. Структура керамики зависит исключительно от того, каким был обжиг.
Конкретную разновидность подбирать рекомендуется в зависимости от собственных потребностей и особенностей здания. Стоит учитывать необходимый эффект и бюджет на работу.
Как работают вентилируемые фасады
Воздух, который находится в промежутке между стеной и фасадом, никогда не может пребывать в стабильности. Идет постоянный обмен с окружающей средой. Через промежутки между плитками производится смешивание воздушных масс. Это диффузия.
Также работа систем приводит к конвекции. Так как нагрев происходит неравномерно, в определенных зонах отмечается разрежение воздуха. Появляются участки со сниженным давлением, куда отправляется воздух из других областей. В результате происходит или осушение утеплителя, или стены. То есть происходит снижение отрицательного воздействия паров воды на всю конструкцию.
Стоит также подчеркнуть, что фасад помогает снизить шум извне. На улицах его уровень часто достигает 90 дБ, что приводит к определенному дискомфорту. Установка системы делает пребывание внутри здания более комфортным.
Чем облицовывают вентилируемые фасады
Для облицовки вентилируемых фасадов могут использоваться различные материалы. Чаще всего следующие:
- сайдинг — виниловый, акриловый, металлический и так далее;
- керамогранит;
- облицовочный кирпич;
- плитка — клинкерная или бетонная;
- дерево;
- панели.
На самом деле, для облицовки можно использовать совершенно любой материал, имеющий достаточные декоративные и защитные свойства. Это открывает много возможностей для работы с домами. Каркасное здание, к примеру, станет визуально кирпичным, сруб — металлическим и так далее.
Преимущества и недостатки
Естественно, у навесных фасадов есть свои плюсы и минусы. В первую очередь можно выделить достоинства:
- Большой выбор материалов. Все зависит исключительно от бюджета. Подобрать панель можно на любой кошелек.
- Высокий уровень тепло- и шумоизоляции.
- Есть возможность сэкономить на отоплении, уменьшить расходы электричества на обогрев.
- Материалы подходят для облицовки многоэтажных зданий.
- Монтаж происходит очень быстро, он не зависит от времени года.
- Сроки службы превышают 50 лет.
- При необходимости провести ремонт можно сделать это очень быстро.
- Стойкость к отрицательным воздействиям окружающей среды, в том числе и изменениям погоды.
- Устойчивость к пожарам и дополнительная защита от коррозии.
- Уход за фасадами не вызывает проблем.
- Презентабельный внешний вид. Здание будет выглядеть очень симпатично. Можно выбрать любое архитектурное оформление на свой вкус.
- Универсальное назначение. Панели можно монтировать на любые здания, их возраст не имеет никакого значения.
Важно помнить, что если не соблюдать правила монтажа, то все эти плюсы легко могут стать минусами. Если допустить ошибки, нарушится стойкость к пожару, появятся проблемы с вентиляцией стен. Уменьшится защита от коррозии. О допущенных упущениях особо ярко говорит свист ветра. Также минусом является то, что услуги специалистов по монтажу материала имеют высокие цены, а еще спустя несколько лет иногда происходит усадка слоя теплоизоляции.
Особенности монтажа
Монтаж вентилируемых фасадов обычно не вызывает проблем, но соблюдать технологию необходимо досконально. Если учитывать все инструкции, с работой справится даже неопытный мастер. Вначале необходимо сделать подсистему, потом заложить утеплитель, постелить мембрану и перейти к облицовке. Но лучше, конечно, обратиться к специалисту.
Сроки монтажа зависят от площади дома и его особенностей. Условно весь процесс можно поделить на несколько этапов:
- Размещение несущей конструкции или каркаса. К стене необходимо вертикально прицепить несущие профили, используя для этого специализированные кронштейны.
- Установка теплоизоляции и ветрогидрозащитной мембраны.
- Отделка фасада. Облицовка каркаса, прикрепленного к стене, является самым важным этапом.
По словам специалистов, для монтажа обрешетки достаточно уметь орудовать молотком и гвоздями. Квалификация может понадобиться лишь при выборе определенного варианта отделки. Например, если речь идет о штукатурных составах. Без достаточных навыков будет невозможно нормально провести отделку.
Очень важно во время работы соблюдать размеры и места расположения зазоров и углов крепления. В противном случае высок риск негативно повлиять на качество всего фасада. Сроки эксплуатации также существенно сократятся.
Основные ошибки при монтаже
Ошибки при монтаже приводят к тому, что материал просто теряет свои эксплуатационные характеристики. Чаще всего неправильно подбирают конкретный вариант, а потом проводят монтаж. К примеру, неверно соотносят вес облицовки и тип стены. Например, на каркасные разновидности плохо монтируются такие панели, как кирпич или камень, фиброцемент. Лучше использовать винил под кирпич или камень.
Еще одна частая ошибка — неправильный подбор пленки, которая должна защищать утеплитель. В таких ситуациях мембрана не будет нормально пропускать воздух, что спровоцирует появление лишней влаги. Это, в свою очередь, приводит к повреждению стен.
Самое фатальное упущение — закрытие зазора и сверху, и снизу. Фасад обязательно должен вентилироваться с обеих сторон. Перекрытие опять же провоцирует появление влаги на поверхности. Выполнять свои задачи подобная система просто не сможет. Кстати, при выборе винилового сайдинга нельзя его прикреплять намертво. Он должен расширяться и сжиматься.
Как выбрать подсистему
От монтажа и выбора фасада зависит то, насколько хорошо будет работать вся конструкция. Особого внимания заслуживают подсистемы. Они могут быть из оцинкованной или нержавеющей стали, а также из алюминия.
Первый вариант используется довольно часто. Он хорошо сочетается с такими вариантами материалов: керамогранит, фиброцемент или композит. Также подходит для камня и сайдинга. Такой каркас будет иметь небольшую цену, а еще он соответствует всем актуальным требованиям пожарной безопасности.
Элементы из нержавеющей стали стоят выше. Но при этом они подходят для работы с домами высотой более 50 метров. Сроки службы таких изделий превышают 70 лет.
Что касается алюминия, этот материал отличается меньшим весом. Он применяется в высотном строительстве и для реставрации зданий, у которых уже до конца отработан ресурс конструкции. Неприятный недостаток состоит в низкой температуре плавления.
Вентилируемые фасады могут прикрепляться к стене прямо в нее саму, что особо актуально для объектов из кирпича или бетона. Также ее монтируют в межэтажные перекрытия. Это вариант для домов, выполненных из пористых материалов: керамзита, пенобетона и так далее.
Как выбрать утеплитель
Основная задача изоляционного слоя состоит в том, чтобы не позволить теплу уйти из дома. Необходимо смотреть на такой показатель, как теплопроводность. Чем она ниже, тем лучше. Используют чаще всего минеральную вату средней или высокой плотности, а также пенополистирол или похожие материалы. Первый вариант характеризуется высокой стойкостью к огню и погодным условиям, а также экологичен. Второй же более дорогой, зато с ним меньше неприятностей при установке, да и масса у него не так велика.
Сколько стоит установить навесной фасад
В вычислении полной цены необходимо ориентироваться на стоимость всех подобранных материалов, а еще на работу специалистов. В первом случае внимание уделяется абсолютно каждому элементу конструкции: утеплителю, крепежу, облицовке и так далее.
Монтаж предполагает укладку лесов и каждого слоя, а также дальнейшее их закрепление. Далее необходимо учесть стоимость кровельных и декоративных работ. Стоимость квадратного метра материала для облицовки — от 500 до 1,5 тысяч рублей. Услуги бригады сотрудников варьируются примерно в том же диапазоне.
Важно убедиться в том, что нанятые сотрудники имеют достаточную квалификацию. Даже несущественные погрешности могут привести к печальным последствиям.
Как обеспечить дополнительную вентиляцию
Навесные фасады решают все вопросы, касающиеся негативных воздействий окружающей среды. Но вот внутри здания вентиляция не меняется. Чтобы ее обеспечить, следует позаботиться об обеспечении притока воздуха, а также о его вытяжке. В противном случае не будет нормальной тяги, что критично для некоторых помещений.
Для организации в жилище комфортных условий можно купить бризер. Это устройство позволяет провести вентиляцию. Оно забирает свежий воздух с улицы, удаляет грязь и согревает до подходящей температуры. Затем его забрасывает в помещение. С его помощью можно провести проветривание, не раскрывая при этом форточки. Воздух внутри комнаты очистится, исчезнут противные запахи.
Как монтировать бризер — зависит только от заказчика. Специалисты могут предложить ему один из таких способов:
- Воздуховод выводится до облицовочной плиты фасада, при этом проделывается лишь бурение внешней стены здания и теплоизоляционного слоя. Внешняя плитка остается такой, какой и была изначально. Воздух поступает из зазора.
- Если необходимо делать забор воздуха прямо с улицы, бурят дополнительно еще и плитку, что может вызывать сложности.
Надо сказать, что бризер — это нестандартное решение, за установку прибора владельцу нужно будет доплатить сверху. Также надо понимать, понадобится ли услуги промышленных альпинистов, так как снять плитку самостоятельно получится не всегда. В самых сложных ситуациях она, кстати, может лопнуть, потому желательно иметь что-либо на смену.
Как выбрать подрядчика для монтажа навесных фасадов
Как уже говорилось, особое внимание следует уделять выбору квалифицированных сотрудников, способных корректно провести монтаж навесных фасадов. Специалисты должны быть ознакомлены с основами термодинамики, особенностями технологии. Также им следует знать о нормативной документации и правильной ее интерпретации. Важно строгое соблюдение техники безопасности.
Выбирать следует только ту организацию, которая имеет разрешение от СРО на проведение работ с такими фасадами, а точнее, с утеплением. Если у бригады нет опыта монтажа подобных материалов и допусков, высока вероятность ошибок, обрушений здания, порчи панелей.
Отдельно стоит отметить, что на навесные фасады нет отдельных ГОСТов, так что компании самостоятельно учат работников установке и прочим нюансам. Поэтому необходимо убедиться в том, что подрядчик создаст проект с подробными расчетами и обоснованиями собственных технологий. Конечно, это будет недешево, но зато качественно и безопасно. Желательно также ознакомиться с отзывами о подрядчике, чтобы убедиться в его добросовестности.
Избегать рекомендуется тех компаний, которые даже не хотят посмотреть на здание вживую, но при этом сразу говорят, сумму, которую они запросят за работу. Чтобы дать точный ответ, специалисты должны внимательно ознакомиться со всеми особенностями объекта. Лишь тогда они поймут, насколько сложным будет монтаж, составят проект и ознакомят заказчика с прайсом.
Системы вентилируемых фасадов еще не так плотно вошли в современное строительство, но все же это решение будет универсальным для большинства конструкций. Они просты в уходе, позволяют снизить затраты на отопление и электричество. При необходимости их можно легко починить или заменить. И хотя дешевыми их не назовешь, они определенно заслуживают внимания.
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»