Строительство тоннелей
Строительство тоннелей и прочих подобных подземных систем — одно из главных инфраструктурных решений любого крупного города. Это технология, которая позволяет выполнять сразу много решений на глубине: разгрузить городские улицы, организовывать автомобильные развязки, создавать альтернативные наземным дорогам транспортные системы, такие как метро в Москве.
Также тоннелестроение позволяет делать путепроводы в местах со сложным ландшафтом, где без них приходилось совершать длинные объезды. И даже соединять целые острова между собой или с континентальной частью. Таким образом, усилиями инженеров людям удается экономить много времени и денег, оптимизировать экономическую систему городов и стран. Давайте выясним, как правильно планировать и прокладывать тоннели, какие существуют инновационные проекты и современные способы проходок. А также, с какими проблемами можно столкнуться во время строительства, и как их решить.
Современные технологии возведения тоннелей
Технологический процесс строительства тоннелей в России и мире со временем только совершенствуется, но некоторые постулаты подземных инженерных проектов остаются неизменными, потому что они эффективны и проверены временем. Например, делить возведение тоннелепроходов на два основных способа: открытый и закрытый.
Метод открытого строительства применяют в том случае, когда нужен тоннель мелкого заложения (обычно не ниже 20 м под уровнем поверхности). У этого метода есть как плюсы, так и минусы. Из преимуществ можно отметить экономическую выгоду по сравнению с закрытым способом. В то же время от инженеров потребуется учитывать все основные коммуникации над самим тоннелем, а также дороги. Это усложняет задачу, иногда вынуждая перекладывать их.
Строительство открытым способом ведется посредством вырывания котлована, который засыплют землей обратно после окончания работ. Также на этом уровне нередки грунтовые воды, и для защиты от них нужно построить специальных слой гидроизоляции.
Второй способ строительства тоннелей — закрытый. В отличие от предыдущего метода, он может применяться как на малой высоте, так и при глубине более 20 м. Типичный пример прокладки тоннелей закрытого типа — строительство метро. Чтобы начать проходку, инженерам нужно создать систему из шахт и проходов. Также обязательно установить лифты и подъемники, которыми персонал и строительные машины доставляются под землю. С их же помощью налаживается постоянные поставки материалов вместе с выведением грунта и прочего мусора.
Если использовать закрытый метод строительства, придется потратить больше средств, однако это открывает более широкие технологические возможности. Во-первых, таким способом не нарушается целостность внешней коммуникационной и транспортной системы, находящейся значительно выше. Во-вторых, уже организовав первоначальную шахту и доставив туда строительную технику, включая тоннелепроходческий щит, можно делать проходку на длину значительно больше, чем открытым типом.
Построение ступенчатым методом
При этом способе строительства тоннелей необходимо первым делом выкопать верхнюю секционную часть. Приступать к извлечению породы в нижней половине нужно после того, как будет достигнута определенная длина отверстия. После этого верхняя и нижняя секции начинают идти параллельным путем. Ступени можно поделить на 3 основных размера: короткая, длинная и очень короткая. В современном строительстве в зависимости от сложности проекта количество ступеней может быть три и даже больше.
Преимущество выкапывания тоннеля ступенчатым способом состоит в высокой скорости проходки, а также обеспечении обширного пространства для строительных маневров. При этом количество нарушений в окружающих среде из-за интерференции двух параллельных операций по изъятию грунта может повышаться. Тем не менее, стабильность поверхности выемки повышается благодаря наличию ступеньки.
Кольцевая выемка с основным грунтом
В этом методе строительства тоннеля важно подобрать правильный метраж для круговой выемки. По правилам, основной грунт в ней должен составлять более половины от совокупной площади проема. Как только проводятся земляные работы, нужно сразу устанавливать опоры стального каркаса и анкера для распыления. При этом опорные рамы соединяются между собой стальными стержнями.
В этом способе проходки проблемой может стать низкое качество породы, дающее короткий срок самостабилизации перед грунтовым изъятием. Чтобы защитить конструкцию, нужно обустроить предварительную поддержку, как того требует проектная документация.
Метод по соседству
Его также называют методом с центральной диафрагмой, или просто «CD». Это способ прокладки тоннелей, по которому необходимо выкопать одну сторону, затем возвести среднюю стену, и только после этого приступать к выкапыванию второй стороны тоннеля. Данный технологический процесс применяют, когда тоннель с двойной линией имеет большой пролет, а окружающая порода скал достаточно слабая.
Способ перекрестного соседа
Другое название — способ с поперечной центральной диафрагмой «CRD». Также как и предыдущий, он применим в тоннелях, имеющих большой пролет, и прокладываемых в условиях слабой скальной породы. Отличие заключается в том, что вместо последовательного выкапывания сначала одной, а затем другой стороны, в этом способе выемку делают попеременно с обеих сторон небольшими частями.
Также по центру устанавливается средняя стена. Эта перегородка с диафрагмой подстраивается по ходу вскрытия новых участков породы с обеих сторон, пока не будут выкопаны последние части. Снимать среднюю поддерживающую стенку нужно только после закрытия всей секции с установлением стабильности.
Пилотная яма с двойной стенкой
Суть данного метода заключается в том, чтобы продольно разделить вес участок на 3 части двумя перегородками. В итоге в поперечном сечении прохода образуются две отдельные стороны — пилотные ямы. А центральный участок тоже можно условно поделить на пару составляющих: ступени снизу и основной грунт сверху.
Основные этапы строительства
Прокладывание тоннелей — сложный процесс, включающий много инженерно-технологических этапов. Однако первым из них всегда должен быть исследовательский. Любой тоннель проходит в определенной толще земли, которая имеет сложный состав, включает в себя разные слои, может содержать подземные воды и прочие геологические факторы. Поэтому перед началом любых строительных шагов требуется определение, где и как в данной местности допустимо вести раскопки, чтобы не допустить ошибок.
Этап подготовки
Геологическое обследование участка подразумевает комплекс различных мероприятий, а выводы делаются на основании суммирования всех результатов. Вот из каких видов исследований состоит анализ строительного участка:
- Изучение документации. Включает в себя ознакомление с любой доступной литературой, геологическими картами местности, отчетами других специалистов.
- Геофизические методы. Например, георадар и сейсмические показатели, электромагнитное обследование, проверка удельного сопротивления.
- Проба через бурение скважин. Из них можно достать образцы местной почвы и горной породы, чтобы затем испытать их в лаборатории.
- Выкапывание ям для визуального осмотра.
- Картирование полей для выяснения геологических структур и прочих важных для сооружения особенностей.
Также по ходу строительства используют различные узконаправленные инструменты, которыми измеряют производительность грунтов: пьезометр, тензодатчик, инклинометр.
Закончив исследовательскую работу, инженерам на ее основании требуется составить технический проектный план. Здесь создаются чертежи будущего тоннеля и его коммуникаций. Основные параметры проходки: длина, диаметр, метод возведения, условия безопасности и т.д. После этого нужно подготовить строительную площадку. В рамках этого монтируются временные конструкции, доставляется техника, строятся шахты, проходы и бункеры.
Этап проходки
Когда подготовка прошла успешно, начинают непосредственно прокладывать участок тоннеля. Это может быть открытый метод с траншеей и котлованом, или закрытый — путем тоннелепроходческого щита. Разница между ними, как правило, определяется глубиной заложения, а также ожидаемыми финансовыми затратами и временем. На данном этапе строители делают все действия, позволяющие отделить и удалить твердую породу.
Затем следует укрепление пролетов, ведь сама по себе горная порода очень нестабильна, способна обваливаться и давать трещины. Укрепляют проход в несколько стадий. Сначала первичной конструкцией по мере продвижения, которая потом будет удалена. После этого делают уже окончательную отделку железобетонными блоками вместе с изоляцией от грунтовых вод. Делается дренаж.
Отделка и коммуникации
После завершения основного этапа строительства, особенно если в тоннеле должна проходить дорога для автомобилей, следует облагораживание внутренней территории. Нужно проложить кабели для электрификации, создать по всей длине вентиляционные шахты, источники освещение, канализацию, системы снабжения водой и прочее. Особенно такое благоустройство требуется в тоннелях с большой длиной, где транспорт может проводить не одну минуту.
Также нужны противопожарные системы и другие, которые нужны для безопасной эксплуатации перегона. Дополнительно нужны различные датчики, чтобы мониторить состояние тоннеля: деформацию, вибрацию и т.д. Только после этого можно делать финальную облицовку, красить стены и вводить тоннель в работу.
Проблемы современного тоннелестроения
В процессе строительства тоннелей недопустимо совершать ошибки, которые могут привести к возникновению трещин, обсыпанию неустойчивой почвы, подтапливанию и обрушению несущих конструкций. Такие проблемы способны превратиться в настоящую катастрофу, если внутри находятся сотни и тысячи людей как, например, в метрополитене. Факторов риска может быть множество, особенно наличие водоемов поблизости, которые влияют на геологические свойства на километры вокруг. Ярчайший пример таких сложностей — московское метро, многие станции которого и перегоны между ними прокладывают рядом с одноименной рекой столицы, а также ее притоков.
С не меньшими проблемами сталкиваются и тоннели для авто. Как правило, этот тип подземных магистралей не опускается ниже уровня почвы, а проходит внутри гор и холмов. Здесь главным фактором риска выступает наличие над проходкой десятков метров горной породы. Некоторые ее виды не являются достаточно устойчивыми и склонны к осыпанию, оползням как, например, известняк. Это требует от инженеров и строителей целого комплекса защитных и укрепляющих мер, чтобы структура местности оставалась стабильной, а сам километровый тоннель не раздавило тяжестью земли.
Вот перечень основных проблем и вопросов, с которыми сталкиваются компании по прокладыванию тоннелей, а также варианты ответов на них и принимаемых мер:
- Цель сооружения. Есть много видов тоннелей по предназначению, и от конкретного типа будут зависеть все дальнейшие технические характеристики.
- Геологические и технические особенности. Сбор данных и анализ всего, что связано с подземной местностью и ее составом: выявить разломы, грунтовые воды, устойчивость и прочность породы и т.д.
- Выбор методов строительства. После исследований инженерам предстоит решить, какой способ выполнения проходки подойдет. В прокладывании тоннелей можно использовать не только классические тоннелепроходческие машины (ТПМ) и СЭМ, но также буровзрывной метод.
- Выравнивание тоннеля. Включает в себя комплекс мер по минимизации влияния подземного инженерного сооружения на другую надземную инфраструктуру и соседние коммуникации, а также защиту самого прохода от факторов окружения.
- Поперечное сечение. Этот параметр тоннеля нужно определить, прежде всего, исходя из назначения постройки. Если он является транспортным, то важно также учитывать ожидаемый трафик и другие нагрузки. В зависимости от условий и желания застройщика сечение тоннеля может быть круглым, эллиптическим, в форме подковы, прямоугольным.
- Обеспечение поддержки при строительстве. Чтобы во время проходки и других этапов строительства стабилизировать местность, требуется обделка системой поддержки.
- Циркуляция воздуха. Тоннель не сможет нормально функционировать без продуманной системы вентиляции. Это важно не только для людей внутри, но и для некоторых материалов. Вентиляция избавляется от углекислого газа и доставляет с поверхности свежий воздух, богатый кислородом.
- Решение проблемы грунтовых вод. Также потребуется система дренажа, иначе тоннель будет страдать от накапливания поземной жидкости. Обязательное мероприятие поблизости с озерами, реками и прудами.
Также нельзя забывать, что одно из основных мест тоннеля, проходящего через рельеф местности — вход. Ему следует уделять особое внимание, потому что в данном месте всегда есть риск обрушений и оползней, которые способны заблокировать выход для людей и машин. Чтобы избежать этого, в районе входов требуется обустройство укрепляющей конструкции, защитных козырьков и рам и т.д.
Напоследок проблема, которая главным образов волнует застройщика — определение стоимости проекта. Итогом проектирования тоннеля должна стать оценка затрат с учетом всех используемых материалов, ожидаемых сроков, количества задействованных людей, разнообразия строительной техники и многого другого.
Импортозамещение в строительстве тоннелей
В последнее время страна поставила ключевой задачей обретение как можно большей самостоятельности и независимости от иностранных поставщиков. Особенно это важно в сфере инженерного строительства. Вместе с тем поменялись тенденции импортозамещения. Раньше упор делался на создание отечественного высокотехнологического комплекса и IT-технологий. Теперь же возникла острая необходимость в качественных домашних материалах, технике и комплектующих к ней.
В этой сфере у нас до сих пор существует неравенство между разными сегментами. Если широко используемые материалы имеют большую долю именно среди российского производства, то более сложные и дорогие системы до сих пор закупаются у других стран, особенно в Европе. Дефицит отечественного производства наблюдается в устройствах:
- кондиционирования и вентиляции;
- пожарной безопасности;
- систем оповещения;
- средства автоматического управления;
- насосы и оборудование к ним.
Все эти устройства имеют непосредственное отношение к строительству тоннелей. Поэтому нужно развивать домашний рынок производства сложных инженерных систем.
Инновационные проекты
В рамках представления новых технологий и инноваций, а также для обмена опытом большой значимостью обладают международные выставки. В сфере тоннельной инженерии такое важное событие происходит осенью 2024 года в Берлине — InnoTrans 2024. Там свои революционные проекты представят около 30 технологических компаний из разных стран.
Одним из ключевых вопросов выставки является экологическая безопасность используемых материалов. Среди новинок можно заметить проект 55-километрового тоннеля между двумя горными регионами Австрии, современные системы кабельной прокладки, план строительства высокоскоростной подземной ж/д в Египте. А итальянская строительная фирма презентует новейшее оборудование для прокладки тоннелей, повышающее скорость проходок.
Опалубка
Данная структура состоит из разных компонентов, в ней заполняют бетонированный состав, для того чтобы получить продукцию установленной формы. В последствии после застывания цемента опалубку убирают. Основное предназначение – выдержать влияние бетонированной смеси без сдвигов, которые могут сильно повлиять на геометрию запланированного продукта.
Опалубка обязана соответствовать следующим условиям:
- повторять фигуру бетонированной установки;
- в конструкции не должно быть щелей;
- крепкий строгий каркас;
- противостоять влиянию нагрузки бетонированной смеси без изменения формы;
- соединение бетона с щитами должно быть неплотным с целью установки сменной опалубки;
- иметь возможность неоднократного применения.
Опалубка делится на типы согласно материалу производства и установке. Материал изготовления такой конструкции выбирается в зависимости от её назначения. Для изготовления применяют:
- дерево;
- металлы;
- резину (надувная опалубка);
- пластмассу;
- для комбинированной опалубки: дерево и металл;
- железобетон;
- армоцемент.
Перечисленные типы материалов применяются с целью изготовления щитов, для крепления используют металл.
Все типы опалубок подразделяются на 2 категории: сборно-разборные и несъемные. Каждая из них обладает конкретными плюсами, но и не обделена минусами.
Несъемная форма: преимущества, а также недостатки
Этот тип опалубки возник на строительном рынке недавно, однако по праву заслужил авторитет и популярность у строителей. Несъемная конструкция обладает следующими преимуществами:
- малая масса – дает возможность избежать трудозатрат;
- при последующей эксплуатации форма делается частью структуры строения, что предоставляет вероятность сберечь материалы;
- скорость и простота монтажа;
- позволяет строить сооружения фактически на разных почвах, а также сейсмически не безопасных участках;
- ровная и гладкая плоскость несъемной опалубки упрощает и ускоряет внутреннюю отделку стен.
Главный минус несъемной опалубки – одноразовость. Но строители не категоричны в этом вопросе: считают это равно как минусом, так и плюсом. Несъемная форма освобождает строителей от трудной работы по неоднократной перестановке опалубки.
Несъемная конструкция опалубки подразделяется на группы по предназначению:
- для устройства фундамента;
- для возведения стен;
- для устройства перекрытий.
Несъемная форма делится на категории согласно и типам материала, из которого её производят. Материалом выступает как бетон, так и пенополистирол.
Бетонную опалубку используют с целью получения укрепленных систем с большой толщиной. Для производства применяют 2 бетонированные плиты незначительной толщины. Эти элементы объединяются железными перемычками. Внутренние стенки плит шероховатые, вместе со множественными выбоинами, что способствует лучшему сцеплению с бетоном.
В пространство между плит заливают бетонирующий состав. Затем к перемычкам крепят каркас из арматуры. Подобным способом получается единая структура.
Опалубка из пенополистирола делает стенки здания более теплыми, следовательно, после её применения необходимость в дополнительном утеплении лицевой стороны минватой либо иным утеплителем не возникает. Монтаж опалубки заключается в следующем:
- плиты или блоки кладут по принципу кирпичной кладки;
- в пустоты опалубки устанавливают арматурный каркас;
- заливается раствор бетона;
- когда бетон станет надежным, лицевую сторону упрочняют арматурой, а также штукатурят. Чаще используется несъемная форма с целью единой постройки.
Более популярными считают сборные и разборные конструкции. От их установки может зависеть объём материала и производительной силы, период времени, необходимый для монтажа конструкции, потребность в спецтехнике. По принципу установки опалубки распределяются на следующие типы:
- деревянные стационарные;
- универсальные переставные;
- скользящие;
- передвижные объемные;
- блок-формы.
Опалубка может быть мелкощитовой и крупнощитовой. Мелкощитовая форма состоит из компонентов не очень больших объемов, основание иногда имеет массу не более пятидесяти килограмм. С ее помощью формируют установки сложных конфигураций и всевозможных объемов.
Производство такого рода опалубки допускается выполнять ручным способом. Такой вид опалубки чаще применяют для небольших строений.
Крупнощитовая форма представляет собой мощные щиты вместе с крепежными компонентами. Эта форма способна вынести существенные перегрузки без использования добавочных усиливающих систем. Используют её для постройки длинных стен, перекрытий и тоннелей.
Деревянная неподвижная опалубка
Данную опалубку применяют в том случае, когда предстоит сделать бетонированные установки непростой конфигурации, либо с целью однократного применения. После разборки, как правило, древесную опалубку утилизируют. Структура опалубки элементарна, а также легко и просто собирается. Из досок сбиваются древесные щиты, которые объединяются между собой. Для того чтобы форма оставалась крепкой, её прочность усиливают упорами, распорками и перемычками.
Строительство жилья собственноручным способом предусматривает использование деревянной опалубки.
Скользящая железная опалубка
Опалубки такого типа используют для поярусного бетонирования при помощи особой конструкции. Применяется в строительстве многоэтажных строений, когда используется единая отливка. Такая опалубка предназначается для многоразового применения. Ввиду особой конструкции опалубка поднимается вверх самостоятельно. Подвинченные винты упираются в бетонированную поверхность, что ведет к поднятию конструкции. Электромоторы делают подобную опалубку более точной и высококачественной. В таком случае структура опалубки поднимается одинаково.
Навесная опалубка
При помощи навесной опалубки производят межэтажные, а также мансардные перекрытия, площадки маршевых лестниц.
Структура опалубки состоит из балок, щитов и стоек.
Щиты изготавливают из фанеры, пластика или листов железа. Балки со стойками – из железа или дерева. Щиты объединяются между собой, а строители подвешивают их на балках и ставят на стойки. Высота стоек регулируется.
Передвижная большая опалубка
Этот тип опалубки подобен скользящей железной опалубке. Главное различие заключается в мобильности большой опалубки – с ее помощью бетонируются горизонтальные конструкции, обладающие немалой длиной (водосточные лотки или стены и перекрытия одновременно). На опалубке допускается заливать боковые и верхние места конструкции одновременно. При затвердевании полимербетона опалубку переставляют. Для этого используют роликовое приспособление или колесные опоры. Для основания фундамента подобную конструкцию делают из секций в форме буквы П.
Блок-формы
Такой вид опалубок представляет собой каркасные конструкции крупных габаритов. Блок-формы делают съемными и несъемными. Для демонтажа съемных используют домкрат, а несъемные снимают при помощи специализированных ключей. Используют подобную опалубку для компактных элементов с горизонтальной и отвесной поверхностью. Её используют для постройки больших компонентов стен, шахт лифтов, колонн и др.
Блок-формы используют при производстве ЖБИ (железобетонных изделий) в промышленных условиях. Для возведения стен из шлакоблоков, пеноблоков и газоблоков применяют блочные материалы.
Несъёмная опалубка
Несъёмная форма опалубки — это конструкция из панелей, выполненных из разных материалов. Эти элементы собираются в единую опалубочную систему — форму для укладывания армированного бетона. Стимулирует, а также упрощает построение за счёт соединения некоторых действий в едином технологическом цикле (несущая стена вместе с необходимым противодействием теплопередаче возводится за один технологический период). Несъёмная форма в процессе схватывания в ней бетона делается многофункциональной частью установки отделанной стены.
Различают некоторые разновидности несъёмной опалубки.
Несъемные конструкции отличаются простотой и быстротой монтажа.
Обычно для несъемной опалубки используют ДВП и ДСП. Если необходимо обустроить столбчатое основание, функцию опалубки могут на себя взять полые металлические трубы либо трубы из асбеста. Выполнение такой технологии гарантирует увеличение дополнительной прочности бетонного основания. В таком случае строители отказываются от опорных элементов и дополнительных распорок.
Опалубка для фундамента
Опалубка для фундамента может стать в основном несъемная конструкция. Она применяется для придания нужной формы или для поддержания прочности фундамента. Для возведения основания фундамента при строительстве зданий необходима рассчитанная профессионалами опалубка, которая изготавливается из подходящих по габаритам деревянных досок. Щитовые элементы соединяются друг с другом при помощи крепежной системы. Соединённые между собой щиты усиливают строительными лесами. Чаще всего они смотрятся как рамы или стойки.
Требования к опалубке:
- жесткость – при недостаточной укреплённости конструкция может не выдержать массу бетонной смеси и будет отходить, влияя на конфигурацию и изменяя заданную форму;
- допустимое отклонение от установленных параметров – 2 мм;
- крепление осуществляется при помощи специального крепежа и металлических уголков;
- допустимая ширина щели на стыках щитов – 2 мм;
- четкость – монтаж опалубки проводят только на выровненном дне траншеи (сверху фундамент должен быть ровным).
Железобетонная опалубка
Это относительно дорогой вид опалубки.
Такая опалубка выполняется с применением бетонных плит. Ввиду того, что плиты имеют конкретную толщину, при заливке фундамента расход бетонной смеси сокращается. Это способствует экономии строительных материалов, но в то же время не влияет на прочность и другие технические характеристики конструкций.
Недостатком считают большую массу плит. Для их монтажа требуется специализированная техника. Размер готовых плит не всегда подходит под размер фундамента. При нехватке элементов устанавливают дополнительные распорки. Это ведет к некоторому удорожанию опалубки.
Пенополистирол
Это высококачественный и в то же время практичный материал опалубки. Сборка такой конструкции проста и позволяет элементам принимать требуемую форму.
Основные недостатки – трудность при подборе элементов конструкции и повышенная стоимость.
Для изготовления опалубки строители и умельцы могут использовать и имеющиеся под рукой материалы: листы шифера, профильного железа, или других материалов, которые позволят придать конструкции нужную форму и не приведут к образованию крупных щелей.
Основное преимущество этого типа опалубки – бюджетность.
Среди недостатков строители выделяют следующие:
- сложность сборки;
- риск утечки залитой бетонной смеси;
- низкие показатели несущей способности;
- необходимость использования дополнительных опор.
Стоит отметить, что этот тип опалубок применим только для маленьких строений.
Опалубка из дерева
Самый известный и широко распространенный тип опалубки. Часто используется листовая фанера и доски.
Основное преимущество этой опалубки – низкая стоимость и доступность материалов. Древесные элементы легко монтируются. Манипуляции проводятся без использования дорогостоящих сложных инструментов и техники.
Основным недостатком считается необходимость использования усиливающих конструкцию элементов. Причиной этого чаще выступает расхождение размеров материалов.
Монолитная опалубка
Монолитные опалубки применяются при возведении зданий и промышленных объектов с использованием современных технологий. Это гарантирует быструю постройку сооружений любой сложности и формы. Строители прибегают к использованию такой опалубки при точечной застройке в стесненных условиях центра города. Таким способом придается прочность и сейсмоустойчивость перекрытиям этажных конструкций.
Для использования технологии монолитного строительства существует съемная и несъёмная опалубки. Съемные конструкции используют для возведения фундаментов, стен и перекрытий. Применяется такая опалубка как горизонтально, так и вертикально.
Стационарная, несъемная, конструкция в свою очередь одноразовая. Выполняется из теплоизоляционного материала и служит для утепления монолитных стен. Монтируется такая опалубка только вертикально.
Мелкощитовая опалубка выполняется из щитов малого размера и включает в себя соединительные, поддерживающие и монтажные элементы. Масса щита составляет при этом не более 26 кг, а в сборе – 50 кг. Мелкощитовая опалубка монтируется без грузоподъемных механизмов и сложной техники.
Крупнощитовая опалубка представляет собой усиленную строительную конструкцию с ребрами жесткости, может быть сборной и разборной. Применяется при заливке протяженного фундамента и других элементов, требующих высокой прочности и надежности.
Объемно переставная опалубка — это крупногабаритная строительная конструкция, разделяющаяся на сегменты. Строители используют ее для заливки бетона как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях одновременно. Применяется чаще всего для заливки стен и перекрытий тоннелей.
Опалубка стен
Типы опалубок стен зависят от предъявляемых к ним требований.
Несъемная – сооружается из недорогих материалов для однократного использования.
Съёмная – прочная и долговечная опалубка (применяется в масштабном строительстве). Для сооружения используют железо, дерево и комбинированные материалы.
Устройство опалубки
Опалубки представляет собой сооружение из щитов, обеспечивающих форму и ровность поверхности будущего фундамента. Крепление опалубки способствует неподвижному положению опалубочных щитов. При установке этих элементов появляются пустоты, в которые заливается бетонирующий состав. После застывания смесь принимает характеристики бетона с заданной прочностью.
Как только бетон достигает требуемой прочности, опалубку демонтируют.
Для грамотно подобранной и смонтированной опалубки характерны следующие особенности:
- прочность;
- неизменность форм;
- устойчивость;
- выдерживание нагрузок при строительных работах;
- отсутствие больших щелей, которые могут быть источником вытекания раствора;
- обеспечение ровной поверхности без трещин и наплывов;
- практичность при сборке и разборке;
- низкая себестоимость.
В строительстве возникла тенденция, регламентирующая применение опалубок в соответствии с конкретными целями:
- разборно-переставная – для строения фундаментов, балок, массивов стен, перекрытий, перегородок и колонн;
- блочная – для строительства отдельно стоящих и крупногабаритных фундаментов;
- подъемно переставная – для строительства высоких конструкций с изменяющейся формой поперечного сечения;
- горизонтально перемещаемая – для возведения протяженных конструкций;
- несъемная- для строительства конструкций с гидроизоляцией, утеплением и облицовкой.
Самыми рациональными строители считают комбинированные конструкции. В них сочетаются металлические несущие и поддерживающие элементы.
Соприкасающиеся с бетоном элементы выполняются из пиломатериалов, ДСП, фанеры и пластика. Сейчас все большую популярность набирает металлическая опалубка, которая дает превосходный результат – гладкую бетонную поверхность.
Монтаж опалубки
Важный этап любой стройки – возведение прочного фундамента. Правильная установка опалубки —неотъемлемая часть этого процесса.
Этапы стройки:
- в начале очищается площадка для строительства сооружений;
- размечается площадь и наносится обозначение будущей опалубки деревянными брусками;
- после этого будет закрепляться другая часть опалубки;
- замеряется расстояние между брусками, по которым впоследствии собирают щиты опалубки;
- после этого с помощью саморезов и гвоздей элементы соединяются между собой. Бруски должны располагаться снаружи;
- параллельно выстраивается ряд щитов, образуя коробку по перимтеру площадки.
Необходимо обеспечить прочное крепление щитов к брускам для предотвращения возможной деформации конструкции при расширении бетона.
После завершения сборки опалубки в неё засыпают щебень или песок для защиты от влаги и грунтовых вод.
На этом этапе часто производят и гидроизоляцию фундамента. Для этого рекомендуется закрепить рубероид или пленку к внутренней стороне опалубочной конструкции.
После сборки опалубки рекомендуется проверить ее по высоте и длине с помощью уровня. Это гарантирует ровность залитого бетонного раствора и красоту заложенного фундамента.
Таким образом, можно смело говорить о том, что грамотно подобранный материал и конструкция опалубки обеспечит фундаменту здания или постройки «светлое» будущее и избавит от проблем, которые могут возникнуть в процессе дальнейшего строительства и эксплуатации объекта.
Фундаменты для малоэтажного строительства
Любое строительство начинается с подготовки основания. Фундамент – это важнейший элемент при сооружении зданий и сооружений, принимающий нагрузку от строения и равномерно распределяющий ее на опорный грунт.
Значение строительного основания огромно. Фундамент выполняет несколько функций:
- Равномерно распределяет нагрузку на грунт, благодаря чему минимизируется неравномерное проседание отдельных участков.
- Стабилизирует положение строения вне зависимости от смещения грунтов.
- Выполняет роль начальной точки возведения здания. Так как поверхность фундамента должна быть идеально ровной, обеспечивается соблюдение горизонтальных и вертикальных уровней.
- Несет в себе влагозащитную функцию. Грамотно выполненное основание защищает стены сооружений и домов от поглощения ими влаги из почвы, предохраняет от водной эрозии.
- Позволяет контролировать микроклимат в доме, так как теплопотери осуществляются через фундамент в том числе.
- В сейсмически нестабильных регионах обеспечивает устойчивость зданий к толчкам и смещениям грунта.
От правильности выбора основания зависит себестоимость строительства, время и качество эксплуатации здания.
Что же влияет на выбор фундамента? При частном, малоэтажном, малогабаритном строительстве серьезной ошибкой заказчика является то, что предпочтения того или иного вида фундамента строятся на опыте знакомых, на рекомендациях интернет-каналов, на желании сэкономить. На то, каким должен быть правильный фундамент должны влиять все же объективные факторы, а именно:
- Данные о постройке: материал, толщина стен, этажность и так далее. Это нужно, чтобы рассчитать массу постройки. От нее зависит необходимая несущая способность основания.
- Конфигурация стен. От формы здания зависит выбор типа основания. Например, для сложно форменных сооружений не подойдет блочный тип ленточного фундамента. Учитывается угол ската крыши. От этого зависит ветронагрузка и способность удерживать снег, а эти природные факторы способны значительно утяжелить строение.
- Состав грунтов. Схема залегания грунтов, их плотность, уровень грунтовых вод определяется в ходе проведения геологоразведки.
- Климатические особенности. Важно понимать на какую глубину промерзает почва в данной местности. От этого зависит глубина закладки фундамента.
- Рельеф местности.
Все вышеперечисленные характеристики принимаются для проектирования качественного и надежного фундамента для строительства.
Виды фундаментов
На первый взгляд может показаться, что существует весьма большое разнообразие фундаментных конструкций. Но все их можно классифицировать по ряду признаков:
- глубине заложения
- материалу изготовления
- по способу изготовления
- по виду конструкции
По глубине заложения фундаменты существуют:
- Мелко заглубленными. В этом случае закладка основания производится выше или наравне с точкой промерзания грунтов, и составляет до 0,7 метра.
- Глубоко заглубленными. Строительство фундамента ведется глубже 0,7 метра и глубже точки промерзания грунта в холодное время года.
По материалу изготовления производятся:
- Бетонные. Используются в ленточных фундаментах
- Железобетонные. Получили наибольшее применение в ленточных, свайных, блочных типах оснований. Отличаются прочностью и долговечностью.
- Кирпичные. Применяются в столбчатых и ленточных конструкциях при возведении не массивных конструкций. Но широко не используются, так как недолговечны.
- Бутовые.
- Бутово- бетонные. Как и бутовые основания, имеет смысл использовать в тех краях, где этот материал является природным, и не требует длинной логистики. По характеристикам фундаменты с применением бута экологичны, обладают высокой несущей способностью
- Деревянные. Редко встречаются из-за недолговечности. Гарантийный срок службы 15 лет. Мало кто знает, что по показателям на сжатие древесина мало уступает бетону. Для продления срока службы дерево необходимо обработать средствами, предотвращающими гниение. К достоинствам этого материала стоит отнести стопроцентную экологичность, доступность на большей части территории России. Интересно будет отметить, что более 500 зданий в Итальянской Венеции построены несколько столетий назад на деревянных сваях из дуба и сибирской лиственницы.
По способу изготовления выделяют:
- Сборные. Производятся на заводе и монтируются в необходимом месте.
- Монолитные. Изготавливаются непосредственно на строительной площадке.
- Комбинированные. Применяются для улучшения характеристик фундамента в зависимости от конкретных потребностей.
По виду конструкции:
- Ленточные
- Свайные
- Плитные
- Столбчатые
- Комбинированные
Ленточные фундаменты подразделяются на монолитные и сборно-блочные.
Монолитный ленточный фундамент
Данный тип фундамента распространен и популярен в малоэтажном строительстве и строительстве на стабильных грунтах. Изготавливается непосредственно на строительной площадке. Ленточный фундамент может быть мелко заглубленным и глубоко заглубленным. В зависимости от глубины залегания и ширины ленты роют траншею ручным способом или экскаватором. На дно траншеи укладывается песчаная подушка, которая тщательно трамбуется.
Далее возводится опалубка, которая располагается выше уровня земли на запроектированную высоту цоколя. Чаще всего опалубка выполняется из досок. Главным требованием выступает то, чтобы расстояние между досками было не более 3 мм. При обнаружении таких промежутков, их конопатят или забивают рейками во избежание утечки бетона. Для того, чтобы надземная часть опалубки не развалилась под весом бетонного раствора, щиты опалубки подпирают наклонными укосинами.
Когда опалубка готова приступают к заложению арматурного каркаса. Для армирования применяют стальные пруты – арматуру, диаметром 10-14 мм. В теле фундамента заранее проектируют технологические сквозные отверстия для:
- Отведения паров влаги и вентиляции – продухи.
- Для вывода канализации.
- Для внешнего теплоснабжения.
После завершения работ по армированию, приступают к заливке бетоном по длине ленты. Важно отметить, что заливка раствором должна производится по всему объему одновременно. Часто допускают ошибку, заливая сначала подземную часть фундамента, а затем цоколь. В этом случае кристаллизация цементного состава происходит неравномерно и достичь максимальных технических характеристик не удается.
На монолитном ленточном незаглубленном фундаменте целесообразно возводить дома из бревна, бруса, каркасных конструкций.
Более тяжелые строения возводят на монолитных ленточных фундаментах глубокого заложения или Т-образной формы. Т-образные ленточные основания представляют собой монолитную ленту, в сечении представляющую перевернутую букву Т. Это обеспечивает равномерное распределение нагрузки и стабилизацию здания. Плюсом ленточного фундамента глубокого заложения выступает отсутствие реакции на пучение грунтов и возможность организации подвального помещения.
Монолитный ленточный фундамент подходит для заливки оснований под любые конфигурации зданий.
Блочный ленточный фундамент
Блочный ленточный фундамент представляет собой сборную конструкцию ленты из железобетонных блоков. Элементы фундамента производятся вне строительной площадки. Между собой блоки скрепляются цементным раствором. По техническим характеристикам схож с монолитным фундаментом.
Использовать сборный фундамент имеет смысл в прямоугольных конфигурациях оснований и размеры длин сторон должны быть кратны размерам применяемых блоков, так как резать железобетонный блок, менять его форму крайне затратное мероприятие.
К важным достоинствам относится быстрое возведение фундамента и начало строительства. Нет необходимости ждать застывания раствора в случае применения монолитного ленточного решения.
Для ленточного фундамента всех типов можно выделить общие преимущества и недостатки.
Плюсы:
- Выдерживает нагрузку до 17 тонн на м2 при глубине 1,6 метра.
- Срок эксплуатации 100 лет.
- Стоимость находится в среднем диапазоне между плитным и свайным фундаментом.
- Не требует высокой квалификации исполнителей.
Минусы:
- Целесообразно использовать при низком уровне залегания грунтовых вод. Либо проводить дополнительно дренажные работы, что удорожает стоимость.
- Нецелесообразно применять ленточный фундамент при сильном уклоне местности.
- Возможность возведения фундамента только при температуре окружающего воздуха выше 50 С. При более низких температурах бетонный раствор кристаллизуется некачественно, что существенно влияет на прочность конструкции.
Свайный фундамент
К данному типу относятся:
- Винтовой
- Буронабивной
- Забивной
Винтовой фундамент
В качестве несущей основы используют полые металлические винтовые сваи, которые ввинчиваются в грунт на заданную глубину по периметру стен. Для устойчивости и стабилизации, а также противодействию коррозии трубы заливают бетоном. Между собой сваи обвязываются стальным швеллером или деревянным брусом, закрепленным на оголовки. Свайно-винтовой фундамент применим во всех типах грунтов за исключением крупнокаменистого и скального. В такие почвы невозможно вкрутить сваю.
К достоинствам свайно-винтового фундамента относится:
- Стоимость. Это самый дешевый вариант основания для возведения строений.
- Можно применять на подвижных и заболоченных грунтах и там, где высокий уровень грунтовых вод.
- Мало подвержен воздействию пучения грунтов (выпирания массива грунта в следствии застывания свободной влаги в холодное время года)
- Используют при значительных уклонах местности.
- Строительство стен можно начинать в день установки свай
- Срок монтажа основания составляет 1 день.
Из недостатков выступают факторы:
- Неравномерность усадки
- Возможность строительства легких строений: каркасных, каркасно-щитовых, брусовых конструкций
- Срок эксплуатации до 50 лет.
- Низкая несущая способность сваи- до 3 тонн.
Буронабивной фундамент
Технология изготовления буронабивного фундамента заключается в бурении скважины необходимой глубины, установке внутрь готового арматурного каркаса и заполнение скважины бетоном. В сыпучих и обводненных грунтах стенки скважины укрепляют обсадной трубой. В процессе эксплуатации и ремонта стенки могут быть укреплены струйным бетонированием. Буронабивные сваи, как правило, обвязываются бетонным ростверком. Но обвязка может быть и железобетонными блоками. К плюсам данного метода относят:
- Применение в сложных грунтах. В условиях наличия подземных коммуникаций.
- Простота возведения.
- Минимум земляных работ
- Невысокая стоимость
- Долговечность
Из минусов специалисты выделяют:
- Необходимость тщательной очистки дна скважины от остатков грунта. Это важно, так как при наличии сыпучего грунта на дне, он обязательно даст усадку под сваей и весь фундамент «поплывет»
- Начало строительства возможно через 20 дней.
- Сезонность. Заливать сваи, как и монолитные типы фундаментов можно только при устойчивых положительных температурах.
Забивной фундамент
Забивной фундамент– это свайный тип, в качестве основы используются железобетонные сваи прямоугольного сечения, которые заколачиваются в грунт сваезабивной машиной. Неравномерность уровня погружения сваи нивелируется оголовком. Такой тип может применяться для строительства любых домов. Не восприимчив к смещению и пучению грунтов, так как сваи погружаются ниже точки промерзания грунта. К другим преимуществам относят:
- Быстрые сроки монтажа
- Долгий срок службы: более 100 лет
- Высокая несущая способность: 20 тонн на сваю при длине 1,6м.
- Отсутствие земляных работ. Нет необходимости вывозить грунт
- Начало строительства возможно в день установки последней сваи
- Подходит для всех видов грунтов, кроме скальных, куда невозможно забить сваю
- Позволяет вести строительство на уклонах
У данного типа фундамента есть недостатки:
- Обязательно необходимо привлекать копровые машины для забивания свай. Собственноручно это сделать невозможно.
- Невозможно сделать подвальное помещение. Этот минус присущ всем типам свайных фундаментов
- Крайне трудно добиться 100% центровки. Сваи могут отклоняться от центральной линии на несколько сантиметров. Отклонения нивелируются обвязкой и отделкой.
- Отделка. Пространство между домом и поверхностью земли необходимо как-то закрывать и декорировать, а это влечет удорожание основания, хотя и не относится напрямую к фундаменту. Этот недостаток также относится ко всем свайным фундаментам.
Плитный фундамент
Это незаглубленный тип фундамента, представляющий собой монолитную железобетонную плиту под всем пятном застройки. Почему данное решение получило распространение? Применяют при строительстве на грунтах, подверженных пучению и с высоким залеганием грунтовых вод. Так как основание имеет значительную площадь, то давление на почву оказывается минимальное, что не вызывает проседание грунта и нагрузка, за счет цельнолитой конструкции, распределяется равномерно. Плитные фундаменты хорошо выдерживают горизонтальные смещения почвы. Такой фундамент держит нагрузку не только по периметру, но и по диагонали. Если грунт просел под одним из углов, то монолит выдержит перекос, и дом останется недвижим.
Эволюционным продолжением монолитной плиты выступает УШП – утепленная шведская плита. Это литая бетонная конструкция, в которую вмонтирован обогрев полов и инженерные коммуникации. В данном решении фундамент может служить основанием для полов в доме.
При указанных плюсах, существуют и минусы плитного фундамента:
- Целесообразно только на горизонтальной местности.
- Высокая стоимость относительно других типов фундамента. Особенно проявляется в случае использования УШП.
- Относительно низкая несущая способность по сравнению со свайно-забивным, буронабивным, монолитно-ленточным и блочным типом.
Комбинированный тип фундамента
Существуют ситуации, когда для улучшения свойств того или иного типа фундамента приходится совмещать несколько технологических решений. Примером служит свайно-ленточный или свайно-плитный фундамент. Такой ход позволяет воспользоваться преимуществом разных типов фундамента, но очень часто увеличивает стоимость материалов и трудозатрат. Применяется тогда, когда иные методы строительства фундамента неэффективны.
Как не ошибиться в выборе фундамента
При выборе фундамента для будущего дома необходимо учесть множество факторов. От этого зависит долговечность, безопасность, финансовая нагрузка. Бесспорно, если ошибиться с характеристиками основания, то это, с одной стороны повлечет ослабление надежности здания, а с другой стороны, если чрезмерно усилить фундамент, то необоснованно приведет к значительным, необоснованным финансовым тратам. Поэтому, чтобы избежать тех и других рисков, проектирование нужно доверять специализированным организациям или проверенным опытным профессионалам.
Работы по проектированию должны быть осуществлены в полном объеме:
- Разработаны проект организации строительства– ПОС и план производства работ– ППР.
- Расчеты должны производиться сертифицированными организациями, имеющими соответствующие допуски для выполнения этих работ, а также профессионалами, обладающими соответствующей квалификацией и практическим опытом.
- Необходимо обеспечить координацию и связь между специалистами по инженерным изысканиям, проектированию и строительству.
- Соблюдать контроль качества при выпуске строительных изделий и производстве работ на строительной площадке.
- Работы на строительной площадке по возведению фундамента должны выполняться квалифицированным и аттестованным опытным персоналом, прошедшим инструктаж по технике безопасности.
- Строение должно использоваться по его назначению в соответствии с проектом.
Только в этом случае гарантировано полное и качественное исполнение всех функций, возложенных на здание и избежание непоправимых ошибок при строительстве.