Арматура
Арматура относится к прокату, сделанному в основном из металла. Также для изготовления применяются композитные материалы. Чаще всего она выглядит в виде гладких или рельефных прутков, используемых для сцепления бетонных конструкций. Кроме того, сфера применения арматуры очень широкая, поскольку без нее трудно обойтись при изготовлении различных строительных конструкций.
Общее представление об арматуре
Строительная арматура, выполненная из любого материала, представляет собой изделие, предназначенное для усиления конструкций. Если при изготовлении используется металл, то из нее можно сварить каркас, который становится базой бетонных площадок или фундамента. К основным параметрам арматуры относится ее диаметр — он может варьироваться в пределах 4-80 мм. При этом она выпускается в виде разной длины стержней. Их размеры могут составлять 6-12 м.
Если прутья изготавливаются из стали, то они обеспечивают упругость будущей конструкции. У застывшего бетона значительно повышается способность сопротивляться нагрузкам. При этом нельзя допускать излишнего использования арматуры, поскольку из-за повышенного напряжения в бетонных изделиях могут появляться трещины.
В зависимости от технических характеристик, арматура имеет множество классификаций. Она бывает гладкой, рифленой, волнистой, сварной, с резьбовыми соединениями. В последнем случае отличный пример — арматура с конической резьбой. Более подробно о таком механическом соединении мы рассказывали здесь.
Подразделение на классы
Маркировка арматурного проката ведется в соответствии с разработанным государственным стандартом. В его состав входят буквы и цифры. Количества классов насчитывается три:
- А — так обозначается стержневая арматура.
- Вр — это проволочная арматура, используемая для соединения в конструкции основных элементов.
- К — здесь имеется в виду канатная арматура, используемая в конструкциях для создания необходимого напряжения между деталями. Она находит применение в крупном строительстве, а для индивидуальных целей устанавливается редко. Причина состоит там, что при ее монтаже требуется много усилий.
После букв следуют цифры, значение которых может быть от 1 до 6. Их увеличение указывает на повышение прочности изделий. Выбор необходимого типа арматуры осуществляется еще в момент проектирования железобетонных конструкций. Именно на этой стадии разрабатывается процесс соединения компонентов в единый каркас. Стыковка может вестись сваркой или путем обмотки стальной проволокой.
Стержневая арматура
Арматура класса «А» чаще всего используется в монолитном строительстве. Кроме буквы она маркируется еще цифрами:
- A I (А240). Изготавливается из горячекатаной стали, имеет гладкий профиль и круглое сечение. Материал хорошо сваривается, а после установки бетонный монолит приобретает высокую морозостойкость и пластичность.
- A II (А300). Это рифленые изделия, диаметр которых может составлять 10-50 мм. Арматура в основном используется для формирования в бетоне предварительного напряжения. В результате изготовленная конструкция при длительной эксплуатации не дает трещин.
- A III (А400). Выпускаемые стержни бывают гладкими и рифлеными, а диаметр можно составлять 6-40 мм. Такие изделия применяются в индивидуальном строительстве и при возведении высотных домов. Если на маркировке присутствует Буква «С», то изделия хорошо поддаются сварке.
- A IV (А600). Такая арматура изготавливается из двух видов стальных сплавов, поэтому может использоваться в качестве компонентов для предварительного напряжения бетона. Диаметр выпускаемых прутков составляет 10-32 мм.
- A V (А800). В данный класс входят стержни с рифлением, изготовленные из высокоуглеродистой стали. Они выпускаются диаметром 6-36 мм. Используются изделия для установки в железобетонные конструкции повышенной длины.
- A VI (А1000). Это низколегированные стержни с толщиной 6-32 мм. Они имеют высокие качественные характеристики, поэтому создают большие напряжения в монолитных конструкциях.
- А400С. Изготавливается арматура из горячего проката диаметром до 40 мм. Особенность компонентов — присутствие на поверхности двух продольных ребер. Изделия в основном находят применение в многоэтажном строительстве.
- А500С. После изготовления данный класс арматуры подвергается повышенной термической обработке. Используются изделия в серийных железобетонных конструкциях, на которые не воздействуют большие динамические нагрузки. Данная тема хорошо изложена здесь.
- А600С. Это коррозионностойкие стержни, изготовленные из углеродистого сплава, в котором присутствуют ванадий и молибден. Изделия повышенной прочности нашли применение в местах, где возможны землетрясения.
В целом для изготовления стержневой арматуры чаще всего используется углеродистая сталь, которая является наиболее распространенным конструкционным материалом. Для увеличения прочности иногда еще добавляются легирующие элементы, позволяющие даже в небольших количествах значительно повысить эксплуатационные характеристики арматуры, такие как прочность, пластичность и коррозионная стойкость.
Если в арматуру добавлены легирующие элементы, то получаемый армирующий каркас можно устанавливать в местах, где присутствует повышенная сейсмическая опасность. Также он выдерживает длительную эксплуатацию в регионах с холодной погодой. Обычно такая арматура чаще всего применяется при строительстве объектов, на которых воздействует высокая динамическая нагрузка.
Поскольку углеродистая сталь хорошо поддается термообработке, она подвергается закалке. В таком случае арматура маркируется дополнительно буквами «АТ». Если изделия устойчивы к щелочному воздействию, то на это указывает буква «К». Та арматура, которая хорошо поддается сварке, маркируется буквой «С».
Арматура в виде проволоки Вр
Проволока класса Вр относится к холоднокатаной продукции. Изготавливается она на основании разработанного стандарта диаметрами 3, 4 и 5 мм. Такие изделия по форме профиля выпускают двух видов:
- Гладкая. Это круглый материал с ровной поверхностью.
- Периодическая. На поверхности присутствуют рифы, высота которых может составлять до 0,25 мм, а длина — 1 мм.
С учетом механических свойств арматурная проволока разделяется на два типа:
- Обыкновенная. В качестве исходного материала для изготовления используется низкоуглеродистая сталь. Такая проволока хорошо сваривается, поэтому из нее формируются каркасы для железобетонных конструкций.
- Высокопрочная. Изготавливается из углеродистой стали методом многократного волочения с последующим низкотемпературным отпуском. Высокопрочная арматурная проволока не сваривается, но по прочностным характеристикам значительно превосходит изделия обыкновенного качества.
Все типы арматурной проволоки активно применяются в строительных работах. При этом арматура более высокого качества используется при возведении ответственных объектов.
Канатная арматура
Арматура в виде каната включает в себя несколько свитых проволок. При этом в ней имеется центральная часть, вокруг которой обвивается весь материал. Отличительной особенностью таких изделий является их высокая гибкость. Заложенная в фундамент канатная арматура хорошо воспринимает все изгибающие моменты, не теряя своих первоначальных характеристик. С целью увеличения срока службы уложенные слои пропитаются специальным смазочным составом, а также могут заключаться в полимерную защитную оболочку.
В процессе изготовления канатной арматуры каждая намотанная проволока плотно прилегает к поверхности. В результате создается надежное и прочное сцепление. Количество намотанных проволок может доходить до 12 единиц, а общий диаметр — достигать 14-15 мм.
Поставка канатов ведется в виде бухт, намотанных на специальные деревянные барабаны. Длина каждого размотанного изделия может составлять 1000 м. В некоторых случаях требуется увеличение размера, тогда для этих целей используется сварка. Технологический процесс также предусматривает использование опрессовываемых гильз.
Классификация по типу профиля
Выпускаемая арматура может иметь гладкую или рельефную поверхность. Каждая из них находит применение для выполнения определенных работ. Для изготовления используется разработанные стандарты.
Гладкие изделия
На поверхности гладкой арматуры полностью отсутствуют рифления, поэтому использовать ее в местах, где требуется повышенные прочность, не рекомендуется. При этом такие изделия обладают универсальностью, поскольку могут устанавливаться в любых местах, где отсутствуют увеличенные нагрузки. Примером служат конструкции декоративного назначения. В этом случае гладкая арматура применяется как материал, имеющий меньшую стоимость. Также ее используют в таких случаях:
- Закладывается в швы между кирпичами для лучшего сцепления.
- При формировании стяжки пола.
- В раствор во время укладки тротуарной плитки.
- При возведении бетонных стен, у которых отсутствует несущая нагрузка.
Кроме строительства гладкая арматура может применяться для решения следующих задач:
- Для изготовления метизов в виде шпилек, болтов или гаек.
- При создании заборов.
- Как металлические стержни при заземлении.
Во всех этих случаях нет необходимости использования рифленой поверхности.
Рифленый профиль
Арматура, у которой на поверхности присутствуют различные выступы, относится к рифленым изделиям. Конфигурация бывает следующих видов:
- Кольцеобразная. Преимущество таких выступов — их хорошее сцепление с бетоном. К недостатку относится слабость прутка в месте впадин. Именно здесь при повышенных нагрузках может случиться перелом арматуры.
- Серповидная. На поверхности таких изделий выступы нанесены под углом, что устраняет недостаток кольцеобразной конфигурации. Однако такой вид профиля имеет свой минус, потому что в данном случае наблюдается не такое прочное сцепление с застывшим раствором.
- Смешанная. Этот профиль является оптимальным, потому что в нем отсутствуют оба вида недостатков, присутствующие у кольцеобразной и серповидной арматуры. Однако изготовление таких изделий ведется по более сложной технологии, что увеличивает цену на продукцию.
Все три типа рифленых профилей находят широкое применение при строительных работах. Они являются незаменимым материалом в случае необходимости создания надежных железобетонных конструкций.
Разновидности по способу изготовления
Производителями выпускается арматура, которая может изготавливаться двумя способами:
- Горячекатаный. В качестве исходного материала для изготовления стержней горячекатаным способом используются стальные болванки прямоугольного профиля. Техническим языком они называются «блюмом». На первом этапе такие заготовки разогреваются в печи до пластичного состояния, а затем прогоняются через прокатный стан, в котором установлена серия валков. На последней операции формируется требуемое сечение арматуры. В результате получается конечная продукция, обладающая высокой прочностью. Такая арматура может быть использована в местах, где присутствует большая нагрузка.
- Холоднодеформированный. Кроме горячего способа изготовление арматуры также ведется и механическим методом. Получаемые изделия формируются без предварительно нагрева. В качестве исходного материала используется моток проволоки, которая также пропускается через систему волков. Постепенно она формируется в арматуру нужного диаметра. Перед отправкой потребителю полученная продукция разрезается на мерные заготовки. Изготовленная холоднодеформированным методом арматура хорошо сваривается, поэтому из нее можно изготавливать каркас для железобетонных изделий. Также стержни обладают красивыми эстетическими качествами, поэтому часто идут на создание различных архитектурных форм.
Каким бы способом не изготавливалась арматура, она всегда остается востребованной в различных отраслях народного хозяйства.
Разделение по материалу
В зависимости от исходного материала, арматура разделяется на следующие группы:
- Из углеродистой стали. В качестве исходного материала используется сплав, в котором основными элементами являются железо и углерод. В том случае, когда процент углерода увеличивается, существенно повышается прочность арматуры. При этом у нее понижается способность сопротивляться излому, поскольку появляется хрупкость. Кроме того, повышенное присутствие в арматуре углерода усложняет процесс сварки.
- Из легированной стали. В этом случае кроме углерода еще добавляются хром, титан, марганец, молибден, вольфрам. По количественному составу они могут присутствовать в разном процентном содержании, а их добавление ведется с учетом того, на какие характеристики делается упор в данном изделии. Арматура из легированной стали относительно хуже поддается сварке.
Не во всех случаях для работы следует использовать арматуру с легирующими добавками, поскольку ее цена значительно выше. Часто свойств обычной углеродистой стали для конструкции бывает вполне достаточно.
Арматура по назначению
Во время создания каркаса каждая разновидность прутьев занимает в нем определенное положение. Здесь арматура различается по значению:
- Рабочая. Такая арматура используется в местах расположения длинных конструкций. К ним относятся ленточные фундаменты, плиты перекрытия, вертикальные колонны. Стержни же укладываются вдоль длинных сторон сооружения. Делается для того, чтобы они воспринимали на себя растягивающие усилия и тем самым повышали прочность конструкции.
- Распределительная. Такие изделия носят вспомогательные функции. Они укладываются в местах, где уже присутствуют основные стержни с целью ужесточения каркаса. Делается для того, чтобы возникающие нагрузки равномерно распределялись между всеми элементами строительной конструкции.
- Монтажная. Задачи этой арматуры состоят в обеспечении точности формы каркаса на протяжении его транспортировки, установки в опалубку и последующей заливке раствором. В качестве исходного материала, как правило, используется рифленая арматура.
Разделение арматуры по назначению является важным моментом, поскольку в каждом конкретном случае она должна обладать определенными характеристиками.
Композитная арматура
Альтернативой стальным аналогам выступает композитная арматура. В зависимости от материала изготовления, она разделяется на следующие виды:
- Стеклокомпозитная. В ее состав входят стекловолокно и специальные смолы.
- Базальтокомпозитная. Основой является базальт, который расплавляется и вытягивается в тонкие волокна.
- Комбинированная композитная. Это стекловолокнистые стержни, покрытые сверху пластиковой намоткой.
- Углекомпозитная. В состав арматуры входят углеродные нити, толщина которых составляет 3-5 мкм.
- Арамидокомпозитная. Эти детали, основу которых составляют полиамидные молекулярные цепочки. Прочность и надежность изделиям придают возникающие во время процесса формовки водородные связи.
Арматура относится к популярному материалу, который находит применение во множестве отраслей промышленности и в быту. Причина состоит в высоких качественных характеристиках прутков, простоте их изготовления и невысокой цене. Большинство строительных конструкции невозможно представить себе без арматуры, поскольку заменить ее другими изделиями нельзя. Именно поэтому спрос на арматуру остается постоянно высоким.
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: