Современная архитектура городов
Современная архитектура формирует внешний вид городов-миллионников, делая их более удобными для проживания. Специалисты-проектировщики все чаще отдают предпочтение формам и материалам, способствующим повышению энергоэффективности новых домов. Здания современного модернизма граничат с наследием прошлого и органично сочетаются с современной стилистикой городского пространства. Они выделяются не только своим архитектурным дизайном, но и воплощением новаторских идей настоящего времени.
Стиль хай-тек
Этот термин переводится с английского как «высокие технологии». Возникший в 1970-х годах под воздействием технического прогресса, данный стиль стал популярным среди архитекторов и ценителей только спустя десять лет.
Хай-тек можно рассматривать как последний высокотехнологичный стиль ХХ века. Он характеризуется энергичностью, новаторством и отсутствием излишнего декора. В этом направлении используются передовые технологии в урбанистической архитектуре. Объекты представлены нам простыми линиями и строгими геометрическими формами. Они обязательно оснащены лестницами, лифтами и другими функциональными элементами.
Цветовая палитра монохромная и включает в себя такие оттенки, как: металлик, белый, черный, серый, серебристый, хаки. Такая цветовая гамма используется для того, чтобы подчеркнуть текстуру материалов и придать зданию выразительности.
Характерные материалы для этого стиля: стекло, металл, пластик, шлифованный бетон и рельефная штукатурка в качестве декоративного покрытия.
Известный архитектор и исследователь Чарльз А. Дженкс относит хай-тек к постмодернизму в архитектуре. В прошлом здания в этом стиле привлекали внимание своей монументальностью и изысканной простотой. В настоящее время стиль хай-тек остается популярным в городской архитектуре и не теряет своей актуальности из-за высокой технологичности.
Концепция городской архитектуры заключается в проектировании и инжиниринге зданий. Все это осуществляется с использованием передовых технологий. Особое внимание уделяется прямым линиям и минималистичным формам. Для создания зданий в стиле хай-тек применяются различные современные материалы.
На этапе проектирования архитектурного объекта уделяется внимание индивидуальности. Основной упор делается на функциональность, а не на внешний вид здания. От самого начала своего появления хай-тек ассоциировался с дороговизной. Можно сказать, что современный хай-тек формирует имидж коммерческих предприятий. Это направление дизайна демонстрирует передовые возможности современной техники и науки, во многом определяя будущее здесь и сейчас.
Часто в небоскребах и подобных сооружениях предусматривается площадка для посадки пожарного и эвакуационного вертолета. На крышах зданий устанавливаются маятниковые системы для стабилизации и предотвращения раскачивания.
Ар-деко
Стиль ар-деко в архитектуре зародился в Западной Европе и США примерно в 1920-х годах, но стал популярным только через пять лет после Всемирной выставки в Париже. Основателем этого стиля считается французский архитектор и дизайнер Пьер Пату.
Ар-деко ассоциируется с праздником, модой и роскошью. В переводе с французского он означает декоративное искусство. Философия этого стиля заключается в роскоши и великолепии. Данное движение призывает мастеров создавать не только практичные, но и красивые архитектурные объекты.
При возведении городских зданий архитекторы предпочитали использовать дорогой натуральный камень и изысканные орнаменты. Кроме того, для добавления выразительности к крупным архитектурным элементам применяли золотистый декор.
Скандинавский стиль
Скандинавский стиль в архитектуре — популярное течение, отличающееся практичностью, простотой и элегантностью. Он в значительной степени определяет философию русского человека. Этот стиль демонстрирует функциональность и эстетику одновременно.
Скандинавский стиль в городских зданиях отличается от ар-деко отсутствием излишних деталей. Его основные черты — простые линии, сложные формы и нейтральная цветовая палитра. Принципы данного стиля — это минимализм, практичность и комфорт.
Визуальная ясность и упорядоченность, характерные для скандинавов:: шведов, финнов, норвежцев и датчан, создают ощущение уюта. В России этот стиль популярен благодаря его адаптации к суровому климату, а также сдержанности, утонченной красоты и отсутствия излишней напыщенности.
В скандинавском стиле для строительства домов часто используется дерево, которое покрывается прозрачным лаком и иногда тонируется специальными составами. Основные черты таких домов:
- остекленные лоджии;
- строгие очертания;
- скатные крыши;
- использование натурального дерева;
- отсутствие ярких тонов и лишних украшений.
С течением времени дерево на фасаде домов приобретает серебристо-серый оттенок, что не вызывает негативных эмоций у их владельцев.
При возведении архитектурных сооружений используются исключительно деревянные брусья. Иногда дизайнеры сочетают дерево с кирпичом, камнем, бетоном, металлом. В то же время дерево считается одним из наиболее подходящих материалов для данного стилистического направления.
Внешний вид зданий оценивается за счет практичности и гармоничности, достигаемых благодаря тщательно продуманному сочетанию материалов. Естественная контрастность помогает привлечь внимание прохожих, она достигается путем применения различных материалов или окрашивания отдельных частей объектов в яркие тона.
В данном направлении преобладает двускатная крыша, что связано с климатическими условиями местности, характеризующейся частыми осадками и обильным снегопадом. В прошлом для покрытия крыш применялись различные материалы, но в архитектуре городов стали использовать металл.
Обычно кровлю делают: черным, темно-серым или темно-коричневым цветом. Однако вместо металлических элементов применяют колотые дощечки из осины или кедра, которые также могут использоваться для облицовки внешних стен здания. Такой способ отделки подчеркивает природную красоту и долговечность, ведь эти материалы применяются уже много лет.
Характерная черта скандинавской архитектуры — естественное внедрение зданий в городское пространство. Строения либо вписаны в ландшафт, либо отражают природу своими формами. Характерные цвета скандинавского стиля в архитектуре:
- белый, который сочетается с различными оттенками, делая строение визуально легче;
- черный, редко используемый как основной, чаще применяемый для выделения отдельных элементов;
- бежевый, подчеркивающий текстуру дерева, а также способствующий созданию уюта и тепла в интерьере;
- графитовый, который прекрасно вписывается в общий стиль и придает помещению современный вид.
Мы завершаем исследование скандинавского стиля в городской среде. И надеемся, что смогли показать его основные черты и передать уникальное очарование.
Экоархитектура
Экоархитектура — это особое направление, где пристальное внимание уделяется экологическим аспектам проектирования жилых зданий в городской среде. Инициатором этого стиля был Паоло Солери — известный американский философ и архитектор, который ставил себе цель создать жилье, не приносящего вред окружающей среде.
Многие современные дизайнеры приобщились к концепции ведущего архитектора. Они вдохновлены его задумкой на создание удивительных проектов и экологических домов в настоящее время. Данный стиль является основой экологической архитектуры, где для строительства зданий применяются только натуральные материалы:
- глина;
- дерево;
- камень;
- натуральные ткани;
- пальмовые листья.
При этом человек не обязан отказываться от удобств цивилизации, таких как электричество и бытовая техника. Важно лишь, чтобы все гармонично сочеталось.
Экологическое строительство началось, когда стало понятно, что урбанизация занимает слишком много места. Эта проблема возникла во многих государствах мира. Вред, который города наносили природе, был значительным.
Сегодня экостиль в дизайне и архитектуре весьма популярен. Экоархитектура — это актуальное направление, которому уделяется много внимания в научных работах и проектах. Разработка новых экологических структур с учетом окружающей среды мегаполисов может улучшить текущую экологическую обстановку.
Принципы экоархитектуры в том, чтобы здание было выполненно в стиле эко-технологий, и соответствовало представлениям об этой концепции. Для этого необходимо учитывать определенные характеристики.
Важно обеспечить энергоэффективность, ограничивая использование горючего топлива. В строительстве нужно применять природные материалы, такие как древесина. Это позволит сохранить объекты для будущих поколений, так как этот материал долговечен.
Следует рассматривать здание как живой организм и создавать архитектуру, которая способствует комфортному проживанию в нем. Важно помнить, что зеленый дом «дышит», «растет», и «увядает» со временем. И наконец, важно использовать объекты, близкие к природным, ясно осознавая цель выбора таковых. При возведении зданий из натуральных компонентов учитывается как благоприятное влияние на экологию, так и положительное воздействие на физическое состояние людей. По мнению некоторых специалистов, жизнь в блочных многоэтажных домах, построенных из искусственных компонентов, может быть вредной для организма. Природные материалы, такие как древесина, глина, камень, стекло, полностью перерабатываются природой без вреда для окружающего мира.
Экологическая архитектура подразумевает применение естественной энергии, такой как солнечная, ветровая. Данный стиль характеризуется разумным конструированием, которое позволяет сохранить свободное пространство, и внимательным подходом к природе. Индивидуальность каждого решения формируется с учетом условий окружающей среды, и дизайн всегда адаптируется под конкретные условия.
В противовес стандартным зданиям, важно отметить следующее. Растущий интерес к экологически чистым материалам затрагивает все больше сфер жизни. Огромное количество людей стремятся использовать здоровую еду, носить одежду из натуральных тканей и проживать в зданиях, которые не наносят вред окружающей среде. Это становится все более актуальным и модным.
Зеленая архитектура с поразительной скоростью приобретает популярность на всех континентах, привлекая все больше сторонников. Основные черты эко-архитектуры включают в себя безопасность для экологии и людей, экономичное использование ресурсов, а также самобытный и нестандартный дизайн.
Любой эко-проект базируется на применении безопасных технологий. Солнечные батареи, ветряные турбины и тепловые насосы успешно выполняют свою функцию, помогая значительно снизить издержки. Деревянные постройки способствуют хорошей циркуляции воздуха и проницаемости, поддерживают баланс между внутренним климатом и внешним миром, обогащают пространство воздухом.
5 проектов экологической архитектуры
Еще недавно примеры экологического строительства были большой редкостью. Постройка таких зданий считалась значимым событием для всего мира. Однако за 20 последних лет сооружения, которые отвечают требованиям экологичности, можно встретить в различных странах, что свидетельствует о растущем интересе к экологически чистому строительству.
В Лондоне стоит высотное здание, которое напоминает овощ. Проект принадлежит Норману Фостеру. Он впечатляет своей новаторской технологией с растительными панелями, которые поглощают воду из атмосферы, распределяя ее через специальные устройства, обеспечивая влагой огородные культуры. Простое здание, украшенное лишайником как естественным природным покрытием, выглядит фантастически среди городских бетонных конструкций.
В Мексике располагается медицинский центр им. Мануэля Ги Гонсалеса, который заслуженно признают одним из самых современных медицинских учреждений. В этом месте есть технологичное оборудование и квалифицированные врачи. Здание не только служит для лечения людей, но и помогает фильтровать воздух. Специальная облицовка, которой отделан фасад, напоминает сетку. Через ее отверстия фильтруется загрязненный автомобильными выбросами воздух. Кроме того, оболочка помогает снизить затраты на электроэнергию и создает комфортный микроклимат в палатах.
Дитикон, небольшая деревня в Швейцарии, представляет собой проект экологической архитектуры, созданный Питером Фетч, архитектором необычных подземных домов. Жители деревни разглядели внешнее сходство своих домов с жилищами хоббитов из «Властелина колец» так сильно, что нарекли свое поселение швейцарское средиземье. Уникальность подземных домов заключается в том, что крыша из земли и растений служит надежной защитой от непогоды. Эти дома безопасны для окружающей среды, экономят электроэнергию и выглядят как из сказки.
В Нидерландах есть вертикальная ферма. Она создана для того, чтобы выращивать растения. Небоскреб, расположенный в самом центре города, привлекает внимание гостей и жителей благодаря захватывающему панорамному виду.
Небоскреб в городе Осака, созданный известным архитектором Гаэтано Пеше, имеет стеклянный фасад, который легче, чем стекло и самоочищающийся. Внутри расположены площадки для общественных мероприятий, есть даже место для музыкальных выступлений. Благодаря системе сбора дождевой воды площадка для растений не нуждается в использовании электрических насосов.
Этот органический небоскрёб, построенный в конце XIX века, стал настоящим прорывом среди других высотных зданий района. Сочетание красного фасада, на котором повсюду расположены цветочные горшки, отлично демонстрирует принципы экологичной архитектуры и придает улице уникальный вид.
Следует отметить, что в области экологического строительства постсоветского пространства технологии значительно отстают от западных государств. Вопреки более высоким затратам на возведение современного экологичного здания по сравнению с обычным, через 5-10 лет, благодаря экономии энергии, оно возмещает все свои издержки.
Тенденции 21 века отражают дух времени и стремление городов к комфорту и инновациям. Современная архитектура совмещает практичность, эстетику и уважение к природе, улучшая условия проживания в городах. Строительство высотных зданий, простота форм, разнообразие и применение передовых технологий — это важные элементы архитектуры будущего.
Тренды в архитектуре постоянно меняются. Каждый желает создать свое уникальное и уютное пространство. Сегодня существует много строительных компаний, которые помогают достичь своих мечт. Специалисты разрабатывают для клиентов индивидуальные проекты, отвечающие всем пожеланиям. Ведь современные красивые дома — это не только материалы и однотипность, это, прежде всего, оригинальный дизайнерский стиль, применение новых технологий и неординарных строительных решений.
Многообразие направлений позволяет создать любой стиль: модерн, минимализм, хай-тек и т.д. Архитекторы продумывают стилевую линию каждого сооружения относительно особенностей его использования и учитывают много разных нюансов.
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»