Современные технологии строительства домов
С течением времени строительство домов постоянно совершенствуются. На смену старым методам приходят новые технологии, благодаря которым возрастает скорость возведения здания. Теперь на первый план выходят такие термины как качественно и быстро. Кроме того, значительно улучшается комфортность проживания. Это выражается в эффективности эксплуатации за счет установки современных систем коммуникации. Для постройки таких домов используются современное оборудование и новые материалы.
3D-печать
3D-технологии позволяют создавать здания с высокой степенью их детализации. Такой метод дает возможность вести возведение не только всего помещения, а и отдельно его элементов. Сюда относятся крыши, стены, а также различные более сложные архитектурные формы, создать которые традиционными способами не всегда предоставляется возможным.
Суть технологии и материалы
Под 3D-печатью понимается создание объектов в трехмерном измерении с помощью цифровой технологии. В качестве оборудования используются специальные 3D-принтеры, которые выдавливают материал и укладывают его слоями в соответствии с заданной компьютерной моделью.
Исходным материалом является мелкозернистная смесь, сильно отличающаяся от обычного бетона. Существует большое количество рецептов ее приготовления, но основными компонентами являются смола, пластик, пластификаторы и ряд других составляющих.
Заранее приготовленный раствор помещается в бункер принтера, а затем подается непосредственно к головке, через которую он выходит под давлением на заранее подготовленную площадку, где ведется строительство дома.
Для работы используются 3 вида принтеров:
- Портальные. Состоят из рамы, порталов, в количестве 3 единиц и головки. Принтеры обеспечивают возможность ведения постройки здания, как по частям, так и целиком. Основным условием является расположение помещения под его аркой.
- Типа «дельта». Это принтеры, в которых головка располагается на специальных подвешенных рычагах. Такая конструкция предоставляет возможность вести постройку более сложных фигур здания.
- Роботизированные. В данном случае оборудование представляет собой промышленный манипулятор в виде группы роботов. Они объединены общим управляющим компьютером.
Также существует еще ряд других методов 3D-печати. Примеры может служить формирование слоев из порошкового материала, которые соединяются между собой клеющим раствором.
Преимущества 3D-печати
Использование 3D-печати предоставляет в строительстве множество возможностей. Это выражается в следующих преимуществах:
- Возведение не только небольших домов, а и многоквартирных зданий. В процессе выполнения работы сокращаются сроки строительства и уменьшаются почти на 30% затраты использования рабочей силы.
- Здания изготавливаются из экологически чистых материалов.
- Еще на стадии проектирования создаются модели, которые с точностью в деталях отображают будущий дом.
- С помощью 3D-печати можно совершенствовать строительные элементы с учетом особенностей будущего дизайна помещения.
- Новая технология позволяет вести восстановительные и реставрационные работы различных исторических объектов. Сюда также относятся и памятники архитектуры.
- При необходимости всегда можно вести быстрое создание временных жилищ в случае возникновения природных катастроф.
- Постройка домов современным методом увеличивает скорость работы в 2 раза. В некоторых случаях этот срок составляет всего 3 месяца.
- 3D-печать позволяет вести экономию материалов. Достигается это уменьшенным количеством отходов, что снижает затраты почти на 20%.
При помощи 3D-печати фактически создаются строительные сооружения в реальном масштабе.
Модульное строительство
Задачи любых строительных работ состоят в возведении здания с наименьшими затратами. При этом качество не должно пострадать. Технология создания дома предоставляет оптимальное решение этого вопроса: оно дает новый импульс для развития строительного дела. С этой целью изготовление отдельных элементов будущей постройки ведется в заводских условиях.
После их создания сборка всей конструкции на выбранной территории уже происходит буквально за несколько дней.
Этапы строительства
Работа по воспроизведению модульного дома состоит из следующих этапов:
- Составление проекта. На этом этапе все зависит от пожеланий заказчика. Можно выбрать готовый проект, присутствующий в любой строительной компании. Если человек хочет построить помещение, которое отличается своей индивидуальностью, то ему следует заказать отдельно чертежи в соответствии с исходными данными. На конечной стадии первого этапа подготовленная документация согласовывается в муниципалитете. Именно эта организация дает разрешение на начало строительства.
- Подготовка участка. На выбранной для строительства территории закладывается фундамент, и подводятся все необходимые коммуникации. Желательно предварительно провести инженерные изыскания, чтобы понять структуру почвы. В зависимости от результатов исследований выбирается тип фундамента, которые может быть ленточным или свайно-винтовым. Во втором случае его изготовление занимает не более 2 дней, а сваи допускается устанавливать на глинистых грунтах. Также для модульных домов подойдут столбчатые фундаменты, которые изготавливаются из бетонного раствора.
- Производство модулей. На основании разработанных чертежей в заводских условиях производятся модули будущего здания. Они могут быть сделаны сразу с внутренней отделкой, а также с местами для приложения будущих коммуникаций. На изготовление всех элементов конструкции обычно уходит в районе 2 месяцев. Это является очень ответственным этапом, поскольку требуется точно выполнить размеры каждого модуля, чтобы они состыковались между собой. Все работы должны быть выполнены точно по чертежам.
- Доставка элементом к месту возведения. Изготовленные модули заворачиваются в пленку, и доставляются к месту их монтажа. Такая работа осуществляется очень осторожно. Для этого используются низкорамные тралы, погрузка на которые проводится с помощью манипулятора. Обязательным условием является подготовка подъездных путей к месту монтажа, о чем должен позаботиться хозяин строящегося дома. Особенно это касается зимнего периода времени, когда необходимо освободить дорогу от снега. Подвезенные модули также разгружаются с применением манипулятора.
- Сборка дома. Монтаж изготовленных модулей проводится с помощью строительного крана. Связано это с большим весом элементов, составляющим порядка 2-3 т. Их поднять вручную невозможно. Установка частей конструкции ведется на заложенный фундамент. Иногда в модулях заранее не изготавливаются оконные и дверные проемы. В этих случаях их требуется проделать на месте с помощью болгарки. В целом данный этап работы не отличается сложностью и занимает небольшой период времени.
- Отделка помещения. Чаще всего отделочные работы проводятся после сборки модулей. Для этого лучше использовать панели, которые имеют невысокую цену, и устанавливаются за небольшой период времени.
В целом сборка модульного дома представляет собой малоэтажное строительство. На основании расчетов количество этажей не может быть свыше трех.
Преимущества модульных домов
Модульные дома отличаются быстрым возведением. Кроме этого существенного преимущества, технология имеет еще ряд достоинств:
- Изготовление всех элементов ведется в закрытых цехах, поэтому материалы защищены от непогоды.
- Постройки имеют небольшой вес и не требуют закладки мощного фундамента.
- Работы могут проводиться на любых участках местности, включая сложный рельеф.
- При желании всегда можно расширить планировку здания, добавив к нему ряд модулей.
- В случае переезда имеется возможность ведения демонтажа здания с переносом его на новую территорию. По затратам это составит 20% от стоимости помещения.
При строительстве модульных домов основной упор делается на их энергосбережение и энергоэффективность.
Использование экологически чистых материалов
Изготовленный из экологически чистых материалов дом не влияет негативно на окружающую среду. Его эксплуатация не предполагает использование обычного топлива, а для этой цели используются альтернативные источники энергии — солнечная или биотопливо.
Дома, построенные из экологических материалов, предполагают использование современных энергоэффективных технологий, и такое условие закладывается уже на стадии проектирования зданий.
При возведении используются основные экологические методы:
- Сад на крыше. Для этой цели на поверхности домов располагаются растительные насаждения, что улучшает окружающую среду вокруг помещения.
- Установка солнечных панелей. В результате появляется возможность использовать солнечную энергию для производства электричества.
- Применение систем для сбора дождевой воды. Она используется для орошения посевных культур и бытовых нужд.
- Закладка возобновляемых материалов. Сюда относятся переработанные отходы. Примером являются древесно-полимерные композиты или изделия, изготовленные на основе растительных волокон.
С помощью таких методов не только уменьшается загрязнение внешней среды, а и происходит рациональное использование природных ресурсов. Уже давно пришло время обновлять технологии строительства зданий, и сейчас это совершается быстрыми темпами.
Материалы для строительства
Для строительства экологически чистых домов могут использоваться следующие виды материалов:
- Прессованная солома. Исходное сырье получается при обработке сельскохозяйственных культур. Фактически солома является отходом производства. Она обладает небольшим весом и создает минимальную нагрузку на фундамент. Такой дом имеет низкую теплопроводность, поэтому поддержание тепла в нем не требует больших энергетических затрат. Преимуществом использования соломы является ее низкая цена.
- Саман. В данном случае к соломе еще добавляется глина. Все составляющие имеют исключительно природный характер. Строение получается легкое и недорогое. При возведении саманного дома необходимо его постройку вести на 30 см выше стандартного помещения. Связано это с тем, что со временем такое здание обязательно даст усадку. Другой особенностью дома является необходимость проведения обработки саманных блоков штукатуркой, замешанной на основе извести.
- Дерево. Построенные из такого материала дома обладают высокой прочностью и хорошо удерживают тепло. Чтобы в нем не появлялась гниль, древесина обрабатывается специальными растворами. В результат дом может простоять длительное время без разрушения. Недостатком такого помещения является более высокая цена по сравнению с другими вариантами.
- Арболит. Выпускается в виде блоков, состоящих из цемента и дерева. Сверху возведенное помещение может отделываться любым удобным способом. Преимуществом материала является отсутствие необходимости его пропитки, потому что в нем никогда не появляется плесень. Построенному дому не грозит появление трещин в случае его усадки и это является его существенным преимуществом.
- Утрамбованная земля. Для этого используется прессованная почва, которая предварительно пропитывается водой. В результате формируются блоки, которыми ведется кладка помещения, что придает дому пожаробезопасность и надежность. В некоторых случаях вместо блоков используются тканевые мешки, наполненные сухой землей.
С помощью таких методов не только уменьшается загрязнение внешней среды, но и происходит качественное использование природных ресурсов.
Преимущества экологического строительства
Преимущества использования экологически чистых материалов для строительства домов выражаются в следующем:
- В окружающую среду попадает значительно меньше выбросов. В результате сокращается негативное воздействие на водные ресурсы и почву, что способствует сохранению природы.
- Наблюдается экономия энергии. Это связано с повышенной эффективностью здания.
- Происходит улучшение внутреннего микроклимата. В помещении создаются более здоровые условия для проживания.
С учетом всех этих преимуществ возведение домов с помощью экологически чистых материалов все больше занимает нишу в современной строительной индустрии.
Система «умный дом»
Если в помещении внедрены наиболее передовые технологии, то такое здание называется умным домом. В состав системы входят следующие компоненты:
- Климат-контроль. Она позволяет вести следующие виды интеллектуальных работ: вентиляцию, отопление и кондиционирование. Все действия осуществляются с максимальной точностью. За счет правильной регулировки во всех зонах помещения создается оптимальная температура.
- Датчики безопасности. Обеспечивают автоматическую подачу сигнала во время возникновения возможных угроз. К ним относится задымление или появления угарного газа. В результате дому гарантируется повышенная безопасность
- Камеры наблюдения. Обеспечивают круглосуточный обзор всей территории дома.
- Системы сигнализации. Подают знак звуком в случае возникновения опасности.
- Интеллектуальное освещение. Обеспечивает регулировку силы подачи света во всех комнатах квартиры по заранее заданной программе.
- Автоматизированные окна и двери. Данная система осуществляет проверку над попаданием в дом нужного количества тепла и света. Осуществляется это контролем над движением окон и дверей
- Системы автоматического полива. Следит за состоянием грунта в саду, поддерживая необходимую степень влажности.
Все перечисленные функции интегрированы в единую систему умный дом. Ее наличие обеспечивает хозяевам не только хороший уровень жизни, но и высокую степень безопасности. Кроме того, при эксплуатации такого дома осуществляется экономия энергетических затрат.
Энергосберегающий дом
Энергосбережению уделяется особое внимание при строительстве современных домов. Проживания в таком помещении требует затрат минимального количества ресурсов. Возведение дома состоит из следующих этапов:
- Проектирование. Для этого существуют специальные энергосберегающие технологии, на основании которых ведется разработка чертежей.
- Выбор архитектурного решения. Чтобы жилище было энергосберегающим, оно должно иметь правильную геометрию. Также внимание уделяется расположению относительно направления розы ветров и потока солнечных лучей.
- Прокладка теплоизоляции. Утеплению подлежат все стены, кровля и полы.
- Снабжение дома умными системами. Для комфортности проживания квартира снабжается специальными приборами, отвечающими за уровень освещенности в помещении, вентиляцию и отопление.
- Проведение коммуникаций. После постройки дома устанавливаются котлы для подогрева воды, и делается разводка труб. В качестве топлива лучше всего использовать биогаз
- Установка источников энергии. Этому вопросу уделяется особое внимание. С этой целью может быть проведен монтаж солнечных батарей или ветрогенератора.
В качестве материалов для постройки энергосбивающего дома лучше всего использовать натуральное сырье, к которому относится древесина или природный камень.
Существует большое количество современных технологий постройки дома. С каждым годом они постоянно совершенствуются. При этом основным вопросом всегда является их эффективное использование. Достигается это высоким энергосбережением и рациональным использованием ресурсов.
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: