Полузакрытый способ подземного строительства

Метод TOP DOWN в строительстве

Необходимость возведения зданий в условиях плотной застройки и примыкающих к строительному объекту коммуникаций, стала причиной появления новых технологий. Ещё одним поводом рождения новых технологий стали современные требования к офисным и жилым зданиям. В их проектах предусмотрено наличие подземных парковок, выполненных в нескольких уровнях. В некоторых зданиях их глубина доходит до 36 метров.

Сегодня разработаны строительные технологии, благодаря которым у строителей имеется возможность возведение подземных объектов в сложнейших условиях. Уже построено достаточно большое количество зданий в ограниченном пространстве центральной части городов, подземная часть которых расположена на большой глубине.

Традиционные методы подземного строительства

Если строительство ведётся на открытом пространстве, то особых проблем не возникает. В этом случае, даже при необходимости устройства глубокого котлована, его выполняют открытым способом. При использовании такого способа часто отказываются от укрепления откосов, выполняя их с уклоном около 30°.

Сложности возникают лишь при наличии в районе строительства подземных вод. Тогда приходится использовать специальное оборудование для водопонижения, что увеличивает как время строительства, так и его стоимость. Гораздо чаще при открытом метоле разработки котлованов используют укрепление откосов с помощью шпунтовых свай.

Иногда сваи заменяют старыми трубами, установленными в заранее подготовленные скважины. Для лучшего закрепления грунта между ними монтируют стальные листы или доски. Выполненное ограждение усиливают распорками, изготовленными из труб небольшого диаметра, бывших в употреблении.

После достижения проектной глубины в котловане заливается фундамент, проводятся гидроизоляционные работы. Данный способ давно используется при создании подземных сооружений различных видов, но он не считается особо надёжным. У ограждающей конструкции отсутствует достаточный запас прочности, поэтому при его применении в неустойчивых грунтах возможно возникновение её деформации. Не рекомендуется использование данной технологии и при глубине котлована более 10 метров.

Современная технология подземного строительства «top-down»

Относительно недавно разработанный метод подземного строительства, представленный под названием «top-down», означающим проходку котлована сверху вниз. При использовании данного метода предусмотрена поярусная разработка грунта. Такой способ строительства подземных сооружений позволяет вести работу на ограниченном пространстве, что чрезвычайно важно при «точечной» застройке.

При строительстве подземных сооружений методом «top-down», должны максимально точно соблюдаться технологические нормы. Особое значение уделяется качеству конструкций и материалов, используемых при строительстве, ввиду возможного их контакта с залегающими в месте строительства грунтовыми водами.

Особенности технологии «top-down»

Начинается строительство подземной части сооружения с возведения по его периметру «стены в грунте». Она может быть выполнена в виде монолита, или же быть сборно-монолитной. Конструкция выполняется из бетона, имеющего высокую водонепроницаемость. Начальный этап работы может выполняться двумя способами:

1. По периметру будущего сооружения выкапывается траншея, в которую заливается бетон. Затем из внутренней части выбирается грунт на глубину до трёх метров.
2. Предварительно выкапывается котлован, стены которого укрепляются шпунтовыми сваями. По готовности первого этапа строительства выполняется заливка монолитного перекрытия, выполняющего сразу две функции – оно становится нулевой верхнего этажа подземного сооружения, а также поддерживает стены котлована.

В монолите оставляют технологические отверстия, через которые после полного застывания бетона из-под него удаляется грунт. Данный этап работы выполняется механизированным способом. Грунт направляется к технологическому отверстию, а затем эскаватором-грейфером поднимается наверх.

После достижения котлованом необходимой глубины стены вновь укрепляются, и заливается следующее перекрытие. При необходимости цикл работ повторяется. Уникальная технология даёт возможность проводить подземные строительные работы на минимальной рабочей площади, что чрезвычайно важно в современных мегаполисах.

Особым преимуществом технологии «top-down», является возможность одновременно с выполнением подземных работ выполнять возведение основной, наземной части здания. Проведённые исследования зданий, уже построенных данным методом, утверждают, что влияние строительства на постройки, находящиеся рядом, минимальное.

Метод «top-down» является усовершенствованным вариантом технологии «up-down», чаще всего используемой в транспортном строительстве. Эта технология не предусматривает продолжения в виде наземного сооружения. Поэтому её обычно используют при строительстве подземных парковок, возводящихся при сохранении движения автотранспорта.

В ходе проведения строительных работ при устройстве плит перекрытия используются временные опорные конструкции. После возведения проектных стен и колонн и соединения их с перекрытиями, временные конструкции удаляются. Этот этап в технологии «up-down» особенно важен, так как нагрузка от верхних строений без ущерба для их прочности должна быть перенесена с временных на постоянные опорные конструкции.

В современных городах использование новейших технологий производства подземных работ часто является единственным способом возведения новых объектов. Плотность застройки не даёт возможности строительства традиционными способами. Это и является фактором, определяющим выбор прогрессивных методов, использование которых позволяет расширить городское пространство. Территория города используется более эффективно за счёт появления подземных уровней.

Источник

Метод UP DOWN в строительстве

Для того, чтобы вырыть котлован под возведение сооружения в условиях современного мегаполиса, где наблюдается дефицит свободного пространства, необходимо внедрять новейшие технологии, позволяющие сохранить окружающие строения в целостности. Одним из таких инноваций является строительство по методу up-down, что означает «сверху-вниз».

Последовательность проектирования подземного строительного объекта

• Разрабатываются поэтажные планы здания в зависимости от его назначения.
• Подбирается наименее затратный метод строительства. При этом принимается во внимание глубина котлована, геологические и грунтовые факторы.
• Продумывается гидроизоляция сооружения.
• Производится вычисление давления почвы и нагрузок внутри будущего объекта.
• Устанавливаются и рассчитываются параметры внутренних конструкций.
• Подбирается метод крепежа несущих конструкций котлована и производится расчет.

Какие методы используются при подземном строительстве?

Строительство подземных сооружений происходит либо с поверхности, либо под землей. По этому принципу делятся и методы постройки таких объектов.

С поверхности земли здания строят способами:

• «Стена в грунте». При возведении данным методом удаляется почва только по периметру объекта. На этом месте возводятся стены. Затем убирается остальная земля внутри будущего сооружения.
• Котлованным, при котором внутри выкопанного котлована строится здание с применением самых обычных способов. При этом не возникает каких-либо серьезных проблем с бетонированием или установкой гидроизоляции. По окончании работ сверху насыпается грунт.
• Метод котлована имеет ограничение по глубине закладки. Углубить сооружение более чем на семь метров при данном способе не получится. Это связано с потребностью в резервировании большого пространства вокруг объекта строительства.

Особенности метода up-down

При его использовании метода up-down происходит строительство нулевых циклов в направлении сверху вниз. Это позволяет уменьшить срок работ. Стены можно возводить без заблаговременного удаления почвы на всю глубину. За счет того, что внутреннее устройство здания происходит под защитой ранее возведенных перекрытий, новое строительство практически не производит негативного влияния на рядом стоящие постройки. Метод up-down является предшественником способа top-down, при котором возведение объекта происходит сразу в двух направлениях — вверх и вниз.

Возведение сооружений по способу up-down происходит в соответствии со следующими этапами.

• Установка ограждающей конструкции. Для сооружения крепления стен котлована наилучшим выбором станет метод «стена в грунте» с поверхности земли, при котором подземные воды не будут проникать в котлован. Другим вариантом ограждения может быть установка буросекущихся свай.
• Затем поочередно возводятся перекрытия методом бетонирования, которые послужат распорками на время проведения работ.
• Установка буровых колонн для создания опор перекрытий, которые будут служить на постоянной основе части здания, находящейся под землей. Эти опоры могут также быть временными.
• С помощью специальной техники удаляется грунт через отверстия в плитах после того, как упрочнится бетон, который использовался для возведения перекрытий.
• Установка плиты в качестве фундамента.

В российских условиях способ up-down не получил еще широкого применения, так как он очень затратный и требует применения различной специализированной техники. А на Западе им уже достаточно широко пользуются.

Достоинствами метода являются:

• небольшая площадь строительной площадки;
• вероятность обрушения сводится к нулю благодаря использованию перекрытий в роли распорок;
• минимизируется воздействие на стоящие рядом постройки.

В последние годы применение метода up-down позволило освоить обширные подземные пространства в центрах крупных городов, на территории которых находится множество исторических зданий.

Использование подземного объема является актуальным способом увеличить полезную площадь мегаполисов, в которых плотность наземных строений уже не позволяет возводить новые объекты по традиционной схеме.

Источник

Технологии подземного строительства: выбор оптимального решения. Технология «top-down»

Статья от компании СВЕЗА-Лес
Дата размещения: 19 мая 2014
>>Допускается републикация статьи с индексируемой ссылкой — «Источник: ELport.ru»

В условиях плотной городской застройки и дефицита свободных участков подземное строительство приобретает особую актуальность. Не только в столице, но и в других крупных городах – Санкт-Петербурге, Екатеринбурге, Новосибирске, – под землей наблюдается настоящий «строительный бум».

Однако местная специфика и гидрогеологические условия зачастую делают задачу возведения подземных объектов очень непростой. Это стимулирует застройщиков использовать сложные технологии разработки грунта. Давайте разберемся, от чего зависит выбор оптимального решения.

Современные строительные технологии позволяют проводить подземные работы практически на любой глубине даже в самых сложных инженерных и геологических условиях.

Выбор способа строительства зависит от экономической целесообразности, конструктивных особенностей и назначения строящегося объекта. Как правило, большинство подземных сооружений городской инфраструктуры строится открытым или полузакрытым способом, на глубинах не более 30 м. Оба метода подразумевают устройство котлована с применением различных технологий и специального оборудования.

И просто, и дешево

Наиболее экономичным является способ, при котором открытая разработка котлована производится без специального укрепления его откосов. Борта такой выемки имеют уклон в 30°, благодаря чему грунт не осыпается вниз. «Этот способ – самый дешевый и надежный, сэкономить тут уже почти не на чем, – замечает Михаил Коваленко, начальник участка компании «Строительный Альянс», – но следует понимать, что использовать его, например, в центре города, просто невозможно.

Другое дело, если строительство производится где-то на окраине населенного пункта».
Чаще всего данный способ разработки котлована используется при строительстве на открытом пространстве, в пригородах, в сельской местности. Например, таким способом иногда строят подземные парковки неглубокого залегания.

Впрочем, несмотря на легкость применения этого метода, он имеет ряд ограничений. Во-первых, при увеличении глубины заложения откосы придется делать более пологими – уклона в 30° будет недостаточно. Это не всегда возможно: например, если территория, выделенная под стройку, небольшая.

Во-вторых, при наличии подземных вод необходимо использовать специальную технику для водопонижения, что также может существенно усложнить строительные работы и повысить их стоимость. Тем не менее, устройство котлована без применения ограждающих конструкций осуществляется не так уж и редко.

Экономично, но ненадежно

Распространенным решением при открытой разработке котлована является его шпунтовое ограждение (укрепление откосов шпунтовыми сваями ). Этот метод часто можно наблюдать, например, при открытом способе строительства тоннелей метрополитена, устройстве подземных переходов, возведении оснований для мостов и автомобильных развязок.

В отечественной практике часто используются более экономичные способы, например, с использованием старых труб, которые устанавливают в заранее пробуренные скважины. В этом случае для предотвращения осыпания грунта между сваями крепятся деревянные доски или стальные листы: по мере углубления котлована они размещаются все ниже.

Для усиления ограждения устанавливаются распорки, в качестве которых обычно применяются бывшие в употреблении трубы относительно небольшого диаметра. При достижении необходимой глубины заливается фундамент, делается гидроизоляция и т.д.

Этот метод является традиционным для отечественного строительства и широко используется в городских условиях при сооружении подземных объектов любого назначения — парковок, подземной части зданий, различных инфраструктурных объектов.

Следует отметить, что, в отличие от классического шпунтового, ограждение, образованное стальными трубами, не является водонепроницаемым, поэтому при наличии грунтовых вод без насосного оборудования не обойтись. Еще один минус – большая вероятность деформации ограждающей конструкции, которая не обладает достаточным запасом прочности.

В связи с этим данную технологию проблематично применять в неустойчивых грунтах и на глубине более 10 м.

Дорого, но эффективно

Постепенно набирает популярность в подземном строительстве полузакрытый метод под названием «top-down», подразумевающий поярусную разработку грунта. Суть метода заключается в том, что объект возводится сверху вниз, а грунт вынимается из-под заливаемых перекрытий. Это позволяет экономить место и строить буквально «на пятачке», но требует максимально строгого соблюдения технологических норм и особого внимания к используемым материалам и конструкциям, в частности, из-за возможного контакта с грунтовыми водами.

Например, к опалубочной фанере, применяемой для заливки ограждений и перекрытий, предъявляются повышенные требования к прочности, а также влагостойкости, которая особенно важна в сложных гидрогеологических условиях.

Здесь лучшим выбором является ламинированная березовая фанера, у которой эти показатели очень высоки.

«Ламинированная фанера – материал уникальный, у этого материала соотношение «вес/прочность» лучше, чем у стали, – говорит Андрей Кобец, менеджер по развитию продукта группы «СВЕЗА», мирового лидера по производству березовой фанеры. – Причем свои свойства она сохраняет в диапазоне температур от -40 до +50 ºС.

Естественно, что в сложных условиях подземного строительства, включая возведение объектов метрополитена, в опалубочных щитах этот материал применяется повсеместно».

«Качественная ламинированная фанера способна успешно работать практически под водой, – добавляет Геннадий Минкин, специалист ГК «ПромСтройКонтракт». – Например, при строительстве Загорской ГАЭС влагостойкая ламинированная фанера СВЕЗА успешно применялась почти при 100%-й влажности».

Рассмотрим основные особенности строительства по технологии «top-down».

По контуру сооружения возводится так называемая «стена в грунте», которая может быть монолитной или сборно-монолитной. Для этой цели обычно используется бетон с высоким уровнем водонепроницаемости, например, В-50 (М-250).

На начальном этапе стена может заливаться в предварительно выкопанной по периметру здания траншее, после чего из периметра выбирается грунт. Возможен и вариант с предварительной выемкой неглубокого (несколько метров) котлована и укреплением его стен шпунтовыми сваями. Также используется укрепление котлована методом секущихся свай .

Затем на глубине 2-3 метров заливается монолитное перекрытие, которое удерживает стены котлована от обрушения и в то же время является нулевой отметкой для верхнего подземного этажа.

После затвердевания бетона начинаются работы по извлечению грунта из-под готового перекрытия. Как правило, этот процесс осуществляется средствами малой механизации, с помощью которых грунт подается к специальному отверстию в монолитной конструкции, а затем – поднимается наверх.

По мере углубления стены котлована вновь укрепляются бетоном, а при достижении отметки следующего этажа снова заливается очередное перекрытие.

Несмотря на то, что за рубежом этот метод применяется весьма широко, для российских строителей он все еще является экзотикой по причине своей дороговизны и необходимости использовать большое количество специальной техники.

В то же время преимущества метода «top-down» неоспоримы: применение перекрытий в качестве распорок помогает избежать обрушения, а размер рабочей площадки минимален.

«Эта технология позволяет вести строительство уникальных современных объектов самым щадящим способом, за счет минимизации деформации ограждающих конструкций, – рассказывает Сергей Сотников, руководитель геотехнического инженерного бюро «ПЕТЕР-ГИБ» (Санкт-Петербург). – Мониторинг состояния окружающей застройки, который ведется не первый год, подтверждает наши расчеты – влияние на соседние дома незначительно.

Кроме того, данный метод обеспечивает возможность вести работы по двум направлениям, возводя подземный и наземный объемы зданий».

Сегодня, благодаря использованию технологии «top-down», стало возможным строительство крупных подземных объектов в историческом центре городов. Примером такого строительства может служить многоярусный торговый комплекс на Манежной площади в Москве, в который можно попасть не только с поверхности, но также из метро и подземных переходов.

Освоение подземных уровней — естественный путь развития современных городов, где плотность застройки не оставляет места для новых зданий и сооружений. Этот же фактор определяет и выбор технологии подземного строительства. Освоение прогрессивных методов позволяет повысить эффективность использования городского пространства, добавляя мегаполису новое измерение.

Источник