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:
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.
Строительство подземной части методом «сверху вниз»
Принцип технологии сверху вниз (top-down) состоит в устройстве наружного ограждения методом «стена в грунте» с последующим поя- русным (сверху вниз) бетонированием перекрытий, выполняющих роль распорок.
Перекрытия бетонируют на подготовленном грунтовом основании (без отрывки) или после отрывки одного яруса и установки инвентарной опалубки (рис. 3.20).
Рис. 3.20. Устройство подземной части методом «сверху-вниз»:
— бетонируемое перекрытие на отметке 0,00; 2 — местоположение перекрытия нижнего этажа; 3 — отметка пола нижнего этажа
Использование данного метода позволяет возводить надземную часть здания одновременно с подземной.
Опирание перекрытий осуществляется на буровые колонны (временные или постоянные), устраиваемые в грунте одновременно с устройством ограждающей стены в грунте. В качестве колонн используют буронабивные сваи с уширением в нижней части, а также металлические профили, погружаемые в скважины с забетонированным уширением в нижней части. Используют также погруженные в скважины трубы с устройством под ними временных или постоянных фундаментов и с последующим бетонированием полости трубы. Если буровые колонны используются в качестве постоянных, то при их устройстве требуется обеспечить их проектное положение (вертикальность), а в последующем (после разработки грунта) обеспечить их опирание на фундаменты, устраиваемые в соответствии с проектом.
Разработку и удаление грунта из котлована осуществляют через проемы в перекрытиях, специально оставляемых для этой цели или устраиваемых в соответствии с проектом (например, проем лестничной клетки). Для разработки используют малогабаритные экскаваторы на гусеничном ходу и погрузчики. После бетонирования последнего (нижнего) перекрытия и последующей разработки грунта до проектной отметки приступают к устройству фундаментов с последующим устройством недостающих постоянных колонн и удалением временных колонн.
С использованием данного метода в Москве (в центральной части города) построено или реконструировано значительное число объектов. Например, международный отель Ritz Carlton с пятью подземными этажами. Однако, следует отметить, что использование данного метода значительно удорожает строительство, поскольку требует устройства значительного количества временных конструкций; требует строгой последовательности выполнения различных технологических процессов и осложняет параллельное ведение различных видов работ. Технологические сложности требуют разработки и применения комплексной программы мониторинга при осуществлении строительства.
Технология top-down. Почему так редко используют идеальную технологию строительства?
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.
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.
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:
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.