Теплоизоляция в строительстве
Современный рынок изобилует теплоизоляционными материалами. Может быть сложно определиться с подходящим для конкретной ситуации. Необходимо разобраться с особенностями каждого из вариантов, чтобы понять, на чем остановиться.
Типы теплоизоляции
Теплоизоляционные материалы делятся на несколько типов в зависимости от сырья. То есть они бывают органическими и неорганическими. Также их можно поделить на отражающую и не отражающую. Первая позволяет избежать потери тепла за счет отражения излучения. У вторых же низкая проводимость материалов, за счет чего и удается достичь необходимого эффекта.
В строительстве чаще всего используют неорганические разновидности. Это минеральные утеплители в виде плит либо рулонов, стекловата и так далее. Для их получения проводят обработку базальтовых или силикатных расплавов. Основное преимущество — невосприимчивость к огню, стойкость к различным химическим и биологическим воздействием. Недостаток — слишком большое поглощение влаги, необходимо совмещать эти материалы с пароизоляционными. Также высока вероятность усадки.
К органическим утеплителям относят всевозможные пенопласты. Материал не горит, имеет небольшой вес и ячеистую структуру. Часто использует для работы с домами. Эксплуатировать его можно разными способами: экструзией, формовкой, литьей или заливкой. С помощью пенопластов можно утеплять трубо- и нефтепроводы, что тоже повышает его популярность.
Свойства материалов, на которые надо обращать внимание
Теплоизоляционные материалы обладают определенными свойствами, на которые следует ориентироваться на покупке. Выглядят они следующим образом:
- Теплопроводность. Основная характеристика. Материал должен обеспечивать должное сопротивление передаче тепла при небольшой толщине несущей конструкции. Чем ниже этот показатель, тем лучше.
- Горючесть. Это свойство рассматривается с точки зрения безопасности. Если изоляция восприимчиво к огню и выделяет во время пожара опасные химические вещества, следует отказаться от покупки или использовать материал с оговорками.
- Паропроницаемость. Это свойство материала «дышать», то есть пропускать пар. Если на материал попадает вода, все его свойства сильно ухудшаются. Естественно, после этого он перестанет нормально выполнять свои функции.
- Плотность. Показывает, какие нагрузки будет выдерживать здание от изоляции. Показатель не должен превышать 185-200 кг/м3.
- Водостойкость. Это важное качество, особенно если дом находится в дождливом регионе. Утеплитель, устойчивый к влаге, не взаимодействует с ней на химическом уровне, отлично сохраняя свои изначальные свойства.
- Гидрофобность. Под данным термином понимают способность изоляции отталкивать воду. Она не должна ее впитывать, особенно если материал состоит из волокон.
- Экологичность. Так как люди проводят очень много времени дома, важно, чтобы изоляция не выделяла никаких токсинов.
Если одна из характеристик не соответствует норме, лучше всего отказаться от покупки такого материала. Он, скорее всего, не будет исправно выполнять свои задачи.
Какие могут быть теплопотери
Тепловые потери бывают разными. В зависимости от них стоит подбирать материал для работы. Можно выделить такие варианты:
- При вентиляции. Основная потеря тепла происходит именно через нее. Причем справиться с этой проблемой непросто. Можно, к примеру, прикрывать каналы вытяжки и закрывать совсем при уходе из помещения. Также рекомендуется обустройство искусственных систем вентиляции.
- Тепловое излучение. Практически вся оставшаяся доля потерь уходит на него. По этой причине для изоляции лучше всего использовать отражающие материалы — естественно, там, где это возможно. В окна следует вставить К-стекло.
- Теплообмен. Это самопроизвольный процесс, с которым ничего нельзя сделать. Нивелировать проблему можно, подбирая изоляцию по теплопроводности.
Хорошо подобранные материалы помогут сохранить дом в тепле даже холодными зимами. Очень важно внимательно изучить характеристики перед покупкой.
Виды и свойства конкретных материалов
Стоит подробнее рассмотреть самые популярные материалы, выступающие в роли утеплителей. У каждого из них свои специфические свойства, отличающие его от других вариантов.
Пенопласт
Самый популярный материал, используемый преимущественно для утепления стен. Имеет невысокую цену, за счет чего пользуется большой популярностью. Отлично справляется со своими задачами, хорошо себя показывая как в жилых, так и промышленных строениях. Особо можно выделить такие характеристики:
- Минимальная цена. С помощью пенопласта получится провести бюджетный ремонт. Расход материала очень небольшой.
- Легкость монтажа. При работе с пенопластом не нужно будет изготавливать обрешетки или направляющие. Достаточно просто приклеить его к стене.
- Универсальное назначение. Материал можно использовать для утепления пола, фасада, стен, перекрытий, кровли и потолка.
- Закрытая структура ячеек гарантирует то, что пенопласт не впитает много воды. Это важно для подвалов и помещений, контактирующих с влагой в целом.
- Дополнительный приятный момент — шумоизоляция.
- Материал устойчив к воздействию спиртов, щелочных и солевых растворов. Кроме того, на нем редко формируется грибок или плесень. Но при этом надо помнить, что грызуны пенопласт очень любят.
- Экологическая безопасность. Материал не выделяет опасных элементов.
Пенопласт действительно эффективно справляется с холодом. Его можно закладывать даже в полые кирпичные стены. Допустимая температура эксплуатации — от -60 до +80 градусов.
Пеноплекс
Пеноплекс — это вспененный полистирол, который можно назвать ответвлением пенопласта, но при этом по свойствам он несколько лучше. Структура у него мелкоячеистая, благодаря чему он более прочный. Основные свойства пеноплекса следующие:
- Повышенная прочность. Даже при больших нагрузках плита сохранит свою форму. При этом ее можно легко нарезать специальными строительными ножами.
- Экологичность. Материал устойчив к образованию грибка или плесени, грызуны на него внимания не обращают. Правда, некоторые виды органических растворителей могут на него воздействовать негативно.
- Низкая паропорницаемость. Из-за нее необходимо четко соблюдать технологию установки. В противном случае в комнате будет парниковый эффект.
- Срок эксплуатации. Минимальный — 50 лет, но часто дольше.
- Коэффициент теплопроводности у материала низкий, то есть он отлично справляется со своими задачами.
- Назначение пеноплекса — универсальное. Им можно утеплять фасады, фундаменты, крыши, сауны.
В работе с пеноплексом важно соблюдать технологию. В таком случае он прослужит долго.
Стекловата
Один из самых известных материалов, который со временем претерпел некоторые изменения. Хотя, по сути, он остался тем же. Песок вместе со стеклянным вторсырьем вытягивается в волокна небольшой толщины, которые связывают в пучки и прессуют. Готовое изделие немного напоминает войлок, поставляется оно в рулонах. Подходит для вертикальных и горизонтальных поверхностей. Характеристики у него такие:
- Хрупкость. Это весомый недостаток. Чтобы стекловата не разлетелась на волокна, маты и полотна тщательно прошивают. Но при работе мелкие частицы в любом случае будут лететь во все стороны. Так что человек должке быть хорошо экипирован.
- Теплопроводность материала низкая, но все же это не сильная сторона стекловаты. Она уступает большинству материалов в этом плане.
- Стоимость не слишком высокая, за счет чего ее часто используют во время бюджетных ремонтов.
- Транспортировать и эксплуатировать материал достаточно удобно. Комплект утеплителя можно привезти домой за раз. Резать его легко.
- Безопасность. Навредить здоровью стекловата может лишь во время монтажа. Но при правильной эксплуатации никаких проблем не будет.
- Грызуны этот материал не любят. Кроме того, стекловата не горит.
Удобнее всего использовать ее для работы с полами или перекрытиями. Некоторые специалисты отделывают ей стены. Основной недостаток — это большое количество пыли.
Шлаковата
Производится утеплитель из доменного шлака. По сути, это отходы, в результате чего затраты на изготовление минимальны. Стоимость шлаковаты доступная. Она эффективно задерживает тепло в помещении, но обладает рядом недостатков, вытекающих из ее свойств:
- Материал не любит воду. Он не подходит для подвалов, ванных комнат и так далее. Еще он окисляет металлические детали и конструкции, если будет длительно с ними контактировать.
- Шлаковата очень колкая, поэтому при установке нужно использовать защиту.
Если сравнивать шлаковату и стекловату, то вторая, несомненно, лучше. Но и у этого материала тоже найдется свое применение.
Минеральная теплоизоляция
Минеральная вата тоже пользуется большой популярностью. Она имеет такие свойства:
- Волокна по размеру сопоставимы с таковыми у шлаковаты, но при монтаже они не вызывают никакого дискомфорта. В применении материал абсолютно безопасен.
- Коэффициент теплопроводности — один из лучших. В составе нет опасных для организма человека веществ, за счет чего минеральная вата очень востребована.
- Выдерживает воздействие высоких и низких температур в течение длительного времени.
- Утеплять этим материалом можно абсолютно любые здания, в том числе и те, что строятся с нуля. Нарушений циркуляции воздуха не наблюдается, то есть позволяется применять вату в комнатах с проблемной вентиляцией.
- Некоторые неудобства могут состоять в необходимости возведения фальшстены. Без нее этот утеплитель просто не ляжет. Хотя на самом деле технология очень простая.
- Материал экологически чистый и подходит для деревянных домов. При этом ему нельзя мокнуть.
- Рекомендуемая толщина изоляции — от 10 до 20 сантиметров в зависимости от погоды в регионе.
Еще можно отметить, что минеральная вата отлично поглощает звук. Единственный ее недостаток — высокая цена.
Эковата
Этот утеплитель производят на основе макулатуры и того, что остается от производства бумаги и картона. Также в состав добавляют антисептики и антипрен. Основа материала — целлюлоза, которая легко загорается, о чем стоит вспомнить.
Основной недостаток эковаты — постепенное уменьшение в объемах. Она оседает, утрачивая до 20% от изначального уровня. Поэтому использовать ее нужно в больших количествах. При этом утеплитель прекрасно впитывает влагу, что тоже не очень хорошо.
Для монтажа утеплителя требуется специализированное оборудование. Лучше всего нанимать квалифицированных сотрудников. Еще некоторое время придется отвести на сушку — от двух до трех дней.
При монтаже нужно убедиться, что рядом нет никаких источников открытого огня, и что материал не соприкасается с тем, что спровоцирует его тление.
Может показаться, что у эковаты слишком много недостатков, и от нее разумнее отказаться, но у нее есть и положительные стороны. В первую очередь можно выделить экономичность — и это при том, что использовать утеплитель необходимо с избытком. Кроме того, он безопасен для здоровья и не выделяет никаких токсинов. Теплопотери благодаря ему сокращаются к минимуму, а стоимость эковаты невысока.
Пенополиуретан
Полиэфир с добавлением воды и реагентов формирует весьма неплохой утеплитель, обладающий такими характеристиками:
- Низкий коэффициент теплопроводности. Материал подойдет для регионов с суровыми зимами.
- Для нанесения используется метод распыление. Покрытие получается равномерным, мостики холода отсутствуют.
- Пена имеет небольшой вес, потому не давит на конструкцию. Крепежей для монтажа никаких не понадобится.
- Сроки службы пенополиуретана продолжительные. Материал не боится воздействия жары и холодов, осадков, не гниет.
- Безопасен и не вредит человеку и окружающей среды.
- Не воздействует на металлические элементы конструкции, наоборот — защищает от коррозии.
Пенополиуретаном утепляют стены, полы и потолки. Он подходит для стекла, дерева, бетона и прочих поверхностей. Самое главное — защищать его от воздействия прямых солнечных лучей.
Рефлекторные теплоизоляционные материалы
Эта группа материалов работает по принципу отражателей. Вначале поглощают тепло, а затем его выделяют обратно — до 97%. Никаких примесей в составах изделий нет, наносят их поверх вспененного полиэтилена.
Несмотря на то, что материал очень тонкий, его характеристики впечатляют. Небольшой слой сравним с изоляторами толщиной до 10-27 сантиметров. Дополнительно обеспечивается эффект тепло-, звуко- и пароизоляции.
Что учитывать при теплоизоляции полов
При теплоизоляции полов нужно помнить, что именно от их температуры зависит то, насколько человеку будет комфортно в помещении. Выбранный материал должен быть небольшого веса и устойчивым к воде. Также следует смотреть на теплопроводность и сроки эксплуатации. Чаще всего для работы с полами используют минеральную вату, пенопласт, пенополиуретан и некоторые другие материалы. Важно убедиться, что они крепкие и не деформируются при сжатии.
Изоляция стен
В домах оптимально проводить фасадное утепление. Это непростая система, состоящая из нескольких компонентов, все части должны быть подобраны с умом. Недопустимы так называемые мостики холода, плиты должны плотно прилегать друг к другу и заполняли весь предназначенный им объем. Если слоев утеплителя будет несколько, материалы должны внахлест перекрывать швы.
Изоляция кровли
Через кровлю идет потеря до 20% от всего тепла. По этой причине работать с ней очень важно. Изоляция должна быть негорючей, пропускать водяные пары, но при этом нельзя, чтобы она скапливала влагу из атмосферы. Отдельно стоит сказать, что для плоских кровель действуют жесткие требования, так как все элементы конструкции должны иметь высокое качество. Желательно, чтобы они справлялись с высокими нагрузками.
Важно учитывать суточные перепады температуры, чтобы исключить образование трещин, возможные механические повреждения и действие солнца.
Изоляция подвала
Подвалы часто используются как склады, мастерские и так далее. Утепление поможет нормально там работать. Желательно заложить его еще на этапе постройки фундамента по системе «грунт, гидроизоляция, теплоизоляция, фундамнет». В противном случае будет очень сложно и дорого добиться нужной температуры в помещении.
Что нужно знать об изоляции потолка
Пол с потолком связаны друг с другом. Поэтому некоторые нюансы утепления схожи. В случае потолка материал еще дополнительно поглощает звук, что тоже полезно. Если эффективно организовать систему, получится значительно сэкономить на отоплении и электричестве.
При выборе утеплителя стоит оценить поверхность, с которой предстоит работать. Нужно учитывать ее материал, особенности. От этого зависит, как будут проходить работы, потребуется ли дополнительная гидроизоляция и так далее. Не стоит останавливаться на самых дешевых материалах, так как результаты будут не из лучших. Вполне вероятно, что через несколько лет изоляцию придется заменять на новую. Целесообразно хорошо вложиться в это дело. При покупке желательно подробно ознакомиться с характеристиками каждого возможного изделия.
Теплоизоляция активно используется в строительстве. Она позволяет организовать комфортный микроклимат в помещении, существенно сократить расходы на отопление. На рынке есть очень много вариантов материалов, так что подобрать оптимальный для конкретного здания получится в любом случае.
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»
Игорь Мурашов: строительные машины и оборудование XCMG являются воплощением современных высоких технологий и качества
Специализированная техника китайского концерна XCMG активно завоевывает российский рынок. Машины и оборудование данного бренда все чаще задействуются на строительных объектах нашей страны. Об особенностях производимых концерном машин, предназначенных для строительства фундаментов и подземных сооружений, рассказал порталу ASNinfo.ru Игорь Мурашов, специалист по буровым установкам компании «СюйГун Ру», являющейся официальным дистрибьютором XCMG в России.
Расскажите поподробнее о деятельности концерна XCMG. Какие достижения можете отметить?
Концерн XCMG ( Xuzhou Construction Machinery Group) был основан в 1989 году в китайском городе Сюйчжоу. За сравнительно короткое время он стал одним из мировых лидеров по производству дорожно-строительной техники. Наша компания ООО «СюйГун Ру» является официальным дистрибьютором XCMG в России, осуществляет поставки большинства видов спецтехники концерна, а также запасных частей.
Приведу несколько показательных цифр. В настоящее время XCMG занимает 4-ое место в мире среди 50-ти крупнейших производителей строительной техники (согласно ежегодному международному рейтингу журнала «Желтая таблица 2020»). Продукция концерна экспортируется более чем в 130 стран мира. Техника, выпускаемая под маркой XCMG, производятся в тесном сотрудничестве с самыми известными мировыми производителями, такими как Liebherr, ThyssenKrupp, Caterpillar. Компании принадлежит контрольный пакет акций компании Schwing - второго по величине производителя бетононасосов в Германии, также немецкой Fluitronics и AMCA Hydraulics из Нидерландов. Численность персонала XCMG - более 26 тыс. человек.
Добавлю, что более 200 млн долларов концерн инвестировал в строительство производственной площадки в Бразилии, 50 млн евро - в строительство нового исследовательского центра в Krefeld's Europark Fichtenhain в Германии. Создана перспективная производственная площадка в Польше. В самый ближайший период планируется открыть 12 заводов XCMG за пределами КНР, а также создать 8 региональных центров продаж по всему миру. Можно с уверенностью сказать, что строительные машины и оборудование, производящиеся под брендом XCMG уже давно узнаваемы и являются воплощением современных высоких технологий и качества.
А можете привести данные по производству буровых установок и спецтехники для строительства фундаментов и подземных сооружений?
Подразделение компании по выпуску машин для выполнения фундаментных и специальных подземных работ называется Xugong Foundation Construction Machinery Co., Ltd. Оно было образовано в январе 2010 года. Площадь предприятия занимает около 100 тыс. кв. м, из них 30 тыс. кв. м - производственные корпуса. Штат сотрудников насчитывает всего около тысячи человек, но современные технологический процесс позволяет выпускать около 1100 единиц машин в год.
На текущий момент завод выпускает роторные буровые установки, анкерные буровые установки, установки горизонтально-направленного бурения, проходческие щиты для микротоннелирования, горнопроходческие комбайны, машины для выполнения работ по технологии «стена в грунте» с грейферным навесным оборудованием или гидрофрезой.
Какие модели сейчас производятся в данном сегменте? Какие их ключевые характеристики можно выделить?
В настоящее время роторные буровые установки XCMG выпускаются под серией XR, крутящий момент вращения ротора которых составляет от 80 кН/м до 793 кН/м. Они способны выполнять работы по различным технологиям: бурение при помощи телескопической штанги келли, CFA (непрерывный шнек), метод раскатки грунта, DTH (пневмоударник). Наш завод буровых машин также может похвастаться тем, что гигантская буровая установка - XR800E - была спроектирована и построена именно на нем. Эта уникальная машина весом в 320 тонн способная бурить диаметром до 4600 мм. Линейка установок «Стена в грунте» серии XG с подъемным усилием 500 - 700 кН с помощью двух синхронно работающих лебедок, расположенных в задней части машины, может сооружать траншеи шириной от 300 до 1500 мм на глубину до 105 м. При этом, по сравнению с классическим тросовым грейфером, его гидравлический собрат обеспечивает более точное копание, с возможностью изменения положения грейфера в траншеи при помощи специальных лап на гидроцилиндрах, которыми можно отталкиваться от стен, тем самым меняя положение грейфера в траншее. Гидравлические фрезы XCMG зарекомендовали себя как высокотехнологичный, точный и производительный инструмент для разработки траншеи «стена в грунте» в твердых и скальных породах. Ширина траншеи может быть от 800 до 1500 мм, а глубина может достигать 85 метров.
Стоит еще упомянуть о популярном в последние годы в России классе многофункциональных машин для укрепления и стабилизации грунтов по таким технологиям, как Jet grouting, анкерное крепление, микросваи и бурение с пневмоударником. В этом сегменте завод представил свою модель XMZ120, способную создать достойную конкуренцию европейским производителям машин подобного класса.
Владельцы и операторы буровых машин XCMG в России уже положительно оценили плавную и информативную работу гидравлики, систему автоматической смазки шарнирных соединений и, как следствие, более легкое и простое ежесменное техническое обслуживание, а также лебедку с намоткой каната в один слой, что позволяет продлить срок службы дорогостоящих стальных канатов на машине.
В качестве производителей комплектующих для буровых машин XCMG были выбраны компании - мировые лидеры по производству компонентов для специальной техники. Это такие всемирно известные бренды, как Cummins, Rexroth, Bonfiglioli, Freudenberg, Hella, Pfeifer, Eaton, FAG и др. Всё вышеперечисленное, в комплексе с высокими стандартами качества XCMG, дает на выходе надежную и сбалансированную по техническим параметрам машину.
Можно ли говорить о глубокой цифровизации продукции XCMG?
Это действительно так. Всем известно, что Китай является лидером в производстве электронных высокотехнологичных систем, которые используются в нашей повседневной жизни, и буровые XCMG так же не остались обделенными высокотехнологичными системами. Так, управление в машинах осуществляется с помощью технологии интеллектуального управления контроллером с CAN шиной, что позволило упростить интерфейс управления и вывести все данные, за которыми должен следить оператор буровой установки во время работы, на один компактный дисплей. Раньше же приходилось следить за множеством достаточно крупногабаритных аналоговых приборов. За всеми неисправностями в работе машины можно также наблюдать в соответствующем меню, быстро находя и понимая, какой датчик или какая система вышли из строя или дали сбой. Ещё одной особенностью китайских машин XCMG является наличие ярких светодиодных фонарей для освещения рабочей зоны. Для слепой зоны сзади и главной лебедки предусмотрены инфракрасные камеры с высоким разрешением, которые, в отличие от традиционных зеркал, обеспечивают хороший обзор в любое время суток и в любую погоду.
Растет ли спрос на буровые установки XCMG в России?
Сейчас буровые установки марки XCMG активно завоевывают российский рынок и доверие наших строителей к китайской строительной технике. География поставок включает в себя многие города России, расположенные в различных климатических зонах и имеющие свои особенности геологических слоев грунта. Роторные буровые установки были проверены в переменчивом климате Приморского края. в Мурманской области им приходилось бурить попадающиеся на разной глубине большие валуны В суровых морозах Сибири и Крайнего Севера они сохраняли возможность работы вплоть до температуры -40°С. В Москве грейферными установками «стена в грунте» строятся станции метро: «Аминьевское шоссе», «Мичуринский проспект», «Проспект Вернадского», «Славянский мир».
Мы признательны тем людям и компаниям в России, которые оказали нам глубокое доверие и остановили свой выбор на марке XCMG, и надеемся, что другие строители, которые ищут новые машины для своих амбициозных проектов, также выберут XCMG в качестве долгосрочного надежного партнера!
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ: