Виды отделки фасадов
При строительстве дома ключевой момент — это отделка фасадной части здания. От качества выполнения зависит не только привлекательность помещения, а и его долговечность. Особое внимание уделяйте подбору материалов: делать это нужно еще на стадии проектирования жилплощади. При отделке здания нужно стать лицом к фасаду и хорошо обдумать все свои действия.
Особенности фасада
Сторона здания, через которую обеспечивается вход, называется фасадом. Изготавливаться он может и материалов различного вида, таких как дерево, кирпич или бетон. В зависимости от конструкции, фасады бывают двух типов:
- Невентилируемые. В этом случае при отделке выбранный материал наносится непосредственно на поверхность. Для качественного выполнения работ здесь требуется проводить предварительную подготовку. Связано это с тем, что следует обеспечить надежное сцепление между несущей стеной и укладываемым материалом.
- Вентилируемые. Они еще носят название навесные фасады. При его формировании ведется создание вентиляционного зазора. Он образуется между несущей стеной и отделкой. В результате обеспечивается постоянная циркуляция воздуха, который перемещается внутри пространства. Такая конструкция обладает преимуществом, поскольку здание существенно утепляется.
Облицовка фасада требуется для того, чтобы защитить стены от проникновения влаги, различных механических повреждений и воздействия перепадов температур. Используемые материалы отличаются между собой фактурой, цветом и профилем. При этом их крепление может осуществляться непосредственно на стену или установленный металлический каркас.
Штукатурка
Для отделки стен очень удобно использовать штукатурку, представляющую собой строительный раствор, использование которого ведется как для черновой, так и финишной отделки. Приготовленная смесь может наноситься непосредственно на поверхность или заранее установленный каркас в виде армирующей сетки. Хорошим вариантом является предварительное закрепление утеплителя. Процесс нанесения штукатурки проводится вручную или с помощью специального оборудования. Механическим способом обеспечивается более высокое качество работы.
Штукатурка может наноситься на фасады, изготовленные из различных материалов. Сюда относится пеноблоки, бетон или кирпич. На начальной стадии штукатурка представляет с собой сухую смесь, которая для выполнения работы разводится с водой в определенной пропорции.
Разновидности
Производителями выпускаются следующие виды штукатурки, которые представляют собой сухие строительные смеси:
- Минеральная. Она имеет большое разнообразие цветов и доступную цену, поэтому используется чаще всего. В ее составе содержится известь, цветная глина и крошки камня. Материал является негорючим и хорошо противостоит ультрафиолетовым лучам.
- Силикатная. В составе раствора присутствует жидкое стекло, что обеспечивается срок службы штукатурки порядка 30 лет. Застывшая поверхность устойчива к влаге, не притягивает к себе пыль, и хорошо моется.
- Акриловая. Здесь в основе штукатурки лежат синтетические смолы. В результате материал характеризуется высокой эластичностью, а в морозную погоду обладает устойчивостью к промерзанию. Срок службы такой отделки составляет 20 лет.
- Силиконовая. Здесь силикон выступает в качестве связующего компонента. Штукатурка долговечная и может применяться в регионах с любыми климатическими условиями.
Также существует еще цементная разновидность. Это сухая смесь, созданная на основе цемента. Перед началом работы она разводится в пропорции с водой.
Преимущества
Штукатурка при отделке фасада обладает рядом достоинств. Здесь можно отметить следующие ее преимущества:
- Внешняя привлекательность. Ей придается любой оттенок, поскольку в состав закладываются красители. Также при желании можно нанести на поверхность любой цвет. Делается это после застывания раствора.
- Устойчивость к разным температурам. Штукатурка одинаково хорошо переносит сильные морозы и летнюю жару.
- Паропроницаемость. На поверхности никогда не формируется плесень или грибок, потому что существует малый риск формирования конденсата.
- Простота монтажа. Если требуется оштукатурить большую поверхность, то это делается механизированным способом, что повышает скорость работы в несколько раз.
- Хорошие тепло- и звукоизоляционные свойства.
- Высокая поглощаемость вибрации и акустических шумов.
- Низкая стоимость материала.
Также штукатурка для фасада отличается повышенной прочностью. В течение 10 лет на ней редко появляются трещины или происходят отслаивания.
Дерево
Древесина относится к экологически чистому продукту, что является ее большим преимуществом. При этом она требует дополнительной защиты, поскольку со временем может покрыться плесенью. Чтобы этого не произошло, материал обрабатывается водоотталкивающими красками и защитными составами. Деревянные отделочные материалы, которыми покрывается фасад, бывают следующих видов:
- Планкен. Это обструганная со всех сторон доска со скошенной под углом кромкой. На фасаде может располагаться в горизонтальном или вертикальном направлении.
- Блок-хаус. Это доски, имитирующие бревно. Достигается такое их округлостью с одной из сторон.
- Имитация бруса. Такие деревянные элементы стыкуются между собой за счет системы шип-паз.
- Бакелитовая фасадная фанера. Относится к бюджетному материалу и обладает высокой влагостойкостью. Кроме того, ее поверхность допускается грунтовать и окрашивать
- Обожженная доска. Древесина обладает своеобразным внешним видом. На ней никогда не появляется гниль и она устойчива к влаге и ультрафиолету.
- Термодревесина. За счет обработки паром под высокой температурой доски не набухают в условиях высокой влажности.
- Вагонка. Это обрезная доска, сделанная из хвойных пород древесины. Элементы могут отличаться по толщине, длине и конфигурации профиля.
Преимуществом использования древесины является простота ее монтажа. Часто она устанавливается на вентилируемые фасады.
Керамогранит
Керамогранитная плитка изготавливается из смеси, в состав которой входит глина, кварцевый песок наполнители и минеральные красители. Полученный раствор сдавливается в прессах, а затем обжигается при температуре 1000°. На последнем этапе изготовления продукция проходит конечную обработку в виде шлифовки или полировки. Также ей можно придать различные оттенки в виде матовости или эффекта старения.
Преимущества использования керамогранитной плитки для отделки фасадов заключаются в следующем:
- Материал выпускается в большом ассортименте цветов.
- Поверхности изделий могут иметь разную фактуру. Это бывает дерево или имитация камня.
- С течением времени плитка не выгорает и сохраняет свой естественный цвет.
- Материал обладает высокой огнестойкостью, что очень важно при облицовке зданий.
- Высокая прочность керамогранита. Это выражается в его способность выдерживать большие механические воздействия.
К некоторому недостатку относится большой вес материала. Это усложняет процесс монтажа и требует установки усиленного крепления. При этом выбор керамогранита означает надежность и долговечность
Кирпич
Среди классических материалов отделки фасадов присутствует декоративный кирпич. С его помощью на поверхности можно создавать красивые узоры, потому что элементы имеют множество цветов и фактур. В зависимости от используемой технологии изготовления кирпич разделяется на следующие виды:
- Клинкерный. В качестве исходного сырья используется глина, из которой кирпич получается методом ее прессования с последующим отжигом.
- Гиперпрессованый. После смешивания цемента с ракушечником полученная смесь прессуется в полусухом состоянии.
- Керамический. Процедура выпекания кирпича производится в специальных печах непрерывного действия, где поддерживается температура 800-1000°.
- Силикатный. Сформированная цементно-песчаная смесь обжигается в автоклаве. Чтобы кирпич приобретал улучшенные свойства, в раствор добавляются еще пластификаторы.
Выпускаемый кирпич может иметь следующие формы: клиновидную, трапециевидную, прямоугольную, с закругленными краями.
Изготавливаемые из кирпича фасады из-за прочности материала отличаются долговечностью. Кирпич не реагирует на ультрафиолетовые лучи и впитывает в себя мало влаги.
Сайдинг
Интересным вариантом отделки фасада является использование декоративного сайдинга. Он выпускается в большом ассортименте и служит на протяжении 50 лет. Изготавливаться он может из разных материалов и поэтому признаку разделяется на следующие виды:
- Виниловый. Основу материала составляет поливинилхлорид. Его поверхность может имитировать фактуру кирпича или древесины. Разновидностью винилового сайдинга является акриловый вариант. Он получается путем нанесения на готовое изделие слоя акрила. В результате у сайдинга повышается прочность и улучшает сопротивление к воздействию солнечных лучей. Недостатком являются низкие теплоизоляционные свойства, поэтому здесь требуется наличие утеплителя.
- Деревянный. Перед изготовлением древесина обрабатывается антисептиком. Кроме того, в качестве исходного материала может быть использована древесно-целлюлозная смесь. В последнем случае у сайдинга улучшаются эксплуатационные характеристики, и снижается цена. Деревянное покрытие имеет презентабельный внешний вид.
- Металлический. Для этого может подойти обычная сталь или алюминий. Сверху металл грунтуется и покрывается полимерным составом. Алюминиевый вариант является более предпочтительным, поскольку материал имеет меньший вес. Долговечность металлического сайдинга существенно увеличивается, если сверху он покрыт порошковой краской. Положительными сторонами таких изделий является негорючесть, эластичность, прочность, и устойчивость к влаге.
- Цементный. Для изготовления используется цемент и волокна целлюлозы. Компоненты после смешивания прессуются в специальном оборудовании. Полученный материал обладает высокой прочностью, которая не уступает даже камню. Он не боится морозов и огня.
При отделке фасадов в основном используется стеновой сайдинг, хотя существует еще цокольный вариант.
Бетонная плитка
Полученные изделия относятся к классу легких бетонов. Для работы может использоваться цемент марок М400 и М500. Также в смесь добавляется мраморная крошка и просеянный чистый песок. Наличие в растворе специальных наполнителей улучшает механическую прочность продукции и повышает ее морозостойкость.
Бетонная плитка выпускается во множестве расцветок. Для этого на начальные стадии при ее изготовлении в состав цемента замешивается краситель. Получаемый оттенок равномерно распределяется по всей поверхности. Фактура изделий может имитировать разные отделочные материалы для фасада.
Преимущества бетонной плитки состоят в следующем:
- красота внешнего вида;
- высокая прочность;
- устойчивость по отношению к воздействию химических веществ;
- низкая стоимость;
- относительно малый вес;
- устойчивость к повышенной влажности и воздействию ультрафиолетовых лучей.
При формировании навесного фасада сначала изготавливается каркас. Кроме того, бетонная плитка хорошо устанавливается на клей.
Камень
Чтобы фасад получился надежным и долговечным, лучше всего использовать натуральный или искусственный камень. В качестве природного варианта применяется мрамор, песчаник, гранит, сланец, кварцит. Очень часто используется известняк или габбро.
После изобретения декоративного камня он стал таким же популярным, как и кирпич. По своему внешнему виду он мало чем отличается от природного варианта, но имеет намного больше выбор текстуры и цветов. При его установке могут использоваться направляющие, сделанные из нержавеющей стали. Также камень хорошо крепится с помощью клея.
Преимущества применения натурального и искусственного камня для облицовки фасадов выражаются в следующем:
- Большой срок эксплуатации.
- Высокая экологичность материала.
- Установленный камень украшает фасад и хорошо сочетается с любыми видами отделки.
- Камень не боится влаги, промерзания, а также высоких и низких температур.
- Благодаря высокой прочности, отделке не страшны никакие механические воздействия.
Если рассматривать недостатки, то здесь следует отметить высокий вес натуральных изделий. Что касается искусственного камня, то его цена значительно ниже.
Фасадные кассеты
Это прямоугольной или квадратной формы изделия, изготавливаемые из обычной стали и цветного металла. В качестве последнего используется медь или алюминий. Чтобы материал не подвергался атмосферному воздействию, он сверху покрывается порошковой краской или полимером. Такие кассеты очень удобно использовать при обустройстве фасада. Их достоинства выражаются в следующем:
- Простота монтажа. Для этого на опорную стену устанавливается несущий каркас, а сверху крепятся кассеты. Они применяются при обустройстве навесного фасада.
- Небольшой вес изделий, что значительно снижает нагрузку на конструкцию каркаса.
- Стойкость по отношению к воздействию химических веществ. В результате таким материалом можно вести отделку фасадов зданий, расположенных вблизи промышленных предприятий.
- Большой выбор расцветок.
- Полная негорючесть материала. Под воздействием пламени он даже не дымит.
Фасадные кассеты представляют собой отдельные элементы, которые меняются в случае появления на них дефектов. Для этого нет необходимости проводить полный демонтаж всей конструкции.
Сэндвич-панели
При обустройстве фасадов часто используются сэндвич-панели, которые выглядят в виде 2 металлических листов, с проложенным между ними утеплителем. Чтобы защитить материал от коррозии, снаружи он грунтуется, а затем покрывается полимером. Изготавливаются сэндвич-панели методом горячего прессования. Материал обладает высокими качествами характеристиками:
- Красивой фактурной рельефной поверхностью.
- Небольшим весом.
- Хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами.
- Стойкостью по отношению к огню.
- Невосприимчивостью влаги.
- Удобством монтажа.
Расположенный внутри сэндвич-панелей утеплитель надежно прикрыт со всех сторон, поэтому он не разрушается под воздействием внешних условий. Рынок сэндвич-панелей отличается большим разнообразием и остается только сделать правильный выбор.
Современные материалы
Существуют материалы для отделки фасада, которые еще не получили широкого распространения, но уже зарекомендовали себя как надежные изделия. Здесь присутствуют следующие варианты:
- Бетонный сайдинг. В состав раствора, из которого изготавливается материал, входят цемент, песок и красители. После изготовления по разработанной технологии получаются красивые, прочные и долговечные изделия.
- Стеклянные панели. Чаще всего используются для фасадов офисов и торговых зданий. Изготавливаются они из ударопрочного стекла, которое не боится механических ударов и холода.
- Мягкая плитка. Это отделочный материал, состоящий из нескольких слоев. Сюда входит стеклохолст, битум и базальтовая крошка.
- Клинкерные термопанели. Это доработанные одноименные плитки. Для этого на них с внутренней стороны наплавляется пенополистирол. В результате материал утепляется и ему придается внешняя эстетичность.
Чтобы хорошо провести отделку фасада, следует особое внимание уделить выбору материала и в первую очередь обратить внимание на фасадные краски и штукатурку. Также для этого необходимо изучить информацию о правилах проведения таких работ, поскольку здесь существует много нюансов. Кроме того, важно учитывать климатические особенности региона и подбирать материал в соответствии с местными условиями.
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»