Современные технологии строительства и реконструкции зданий

Бестраншейные методы в России

Бестраншейные методы восстановления и прокладки новых подземных коммуникаций используются в наши дни все чаще.

Основные бестраншейные методы, которые получили наибольшее распространение в России за последнее десятилетие, следующие:

? горизонтальное направленное бурение;

? продавливание и микротоннелирование;

? управляемый прокол;

? безлюдная инспекция внутренней поверхности трубопроводов с помощью телекамер;

? восстановление трубопроводов методами CIPP и Sliplining;

? местный ремонт трубопроводов с помощью робототехники, включая установку бандажей;

? перекладка трубопроводов методом «взламывания» (технология Pipe Bursting);

? безлюдная очистка и зачистка трубопроводов путем нанесения на их внутренние поверхности покрытия из специальных растворов.

Для экономичного использования технологии бестраншейной прокладки трубопроводов решающее значение имеет детальное изучение свойств и состава грунта. Геофизические исследования позволяют провести послойное вертикальное или горизонтальное изучение грунтов на предмет выявления «препятствий», таких как трубопроводы, трубы, шахты и т. д.

Глава 3. Методы устройства свай и фундаментов

Устройство фундаментов методом вибропогружения

Для погружения свай используют вибропогружатели низкочастотные с частотой примерно 800 колебаний в минуту, но с большой амплитудой колебаний. Для погружения стальных свай и шпунта применяют высокочастотные вибропогружатели, совершающие более 1000 колебаний в минуту. Вибрационное извлечение шпунта происходит при скорости примерно 3 м/мин в песчаных и 1 м/мин в глинистых грунтах.

Рис. 3.1. Шпунтовое ограждение

Шпунтовое ограждение – это сплошная шпунтовая стенка (рис. 3.1), образованная стальными сваями (шпунт типа «Ларсен», плоский шпунт, Z-образный профиль) методом вибропогружения, забивки или вдавливания. Шпунтовое ограждение служит водонепроницаемой преградой и удерживает грунт от обрушения при возведении конструкций.

Ударный метод погружения шпунтовых свай (Junttan PM25) применяется в различных грунтах, но существуют ограничения при работе в условиях плотной городской застройки.

«Стена в грунте»

«Стена в грунте» – сплошное бетонное ограждение по периметру котлована, исключающее доступ грунтовых вод и сползание в котлован окружающих зданий.

Гидравлическая фреза способна разрабатывать все типы мягких и твердых грунтов, при этом обеспечивается высокая геометрическая точность до 1 см в плане, а поверхность «стены в грунте» после откопки котлована остается довольно ровной и готовой под облицовку.

Комплекс гидрофрезерного оборудования позволяет выполнять «стену в грунте» из монолитного железобетона глубиной до 35 м, шириной 0,6–0,8 м.

Технология «стена в грунте» надежно зарекомендовала себя при строительстве подземных сооружений (рис. 3.2).

Рис. 3.2. Шпунтовое ограждение

Технология «полого шнека» (CFA)

Метод «полого шнека» (CFA) диаметром 600/450 мм глубиной до 28 м.

Буронабивные сваи технологии «полого шнека» (рис. 3.3) получили очень широкое распространение в связи с их высокой несущей способностью, технологичностью и надежностью. Метод незаменим на площадках с неравномерным напластованием грунтов с песчаными или глинистыми прослоями.

Рис. 3.3. Метод «полого шнека»

По технологии CFA сваи изготавливаются с помощью единого проходного шнека. После погружения шнековой колонны на проектную глубину по внутренней трубе шнека бетононасосом подается бетон при одновременном извлечении шнековой колонны из скважины. После заполнения скважины бетоном, при помощи вибратора, погружают пространственный каркас, определенный проектом.

Технология «непрерывного шнека» (CFA) для сооружения свайных фундаментов

Буровая установка «Casagrande CFA 425» предназначена для устройства буронабивных свай диаметром 450/550 мм и глубиной до 28 м (рис. 3.4).

Свайные фундаменты, сооруженные по технологии «непрерывного шнека», совмещают в себе преимущества забивных и буронабивных свай без извлечения грунта. Этот способ бурения позволяет выполнять работы в различных грунтах сухих и болотистых, рыхлых и плотных, а также проходить через мягкие горные породы.

Рис. 3.4. Погружение армокаркаса производится при помощи буровой установки

При бурении скважин практически отсутствует шум, удары, колебания, вибрация – этот факт позволяет применять метод CFA для строительства в стесненных городских условиях.

Комплекс работ по устройству буронабивных свай при создании свайных фундаментов включает в себя подготовительные работы, работы по бурению скважин, заполнению бетонной смесью скважин, установке арматурных каркасов, уход за уложенным бетоном и контроль качества работ.

Когда шнек достигает заданной глубины, производится подача бетона при помощи бетононасоса. Давление, создаваемое бетононасосом при прохождении бетона через полую часть шнека, выдавливает специальную заглушку, и бетон попадает внутрь скважины, при этом шнек поднимается, с вращением или без, освобождая пространство в скважине. Плотность заполнения скважины контролируется с помощью специального прибора, отображающего на дисплее форму сваи в графическом виде, или с помощью манометра, по которому контролируется давление бетона.

Способ возведения свайного фундамента под большие нагрузки

Способ возведения свайного фундамента под большие нагрузки (рис. 3.5) включает:

? погружение обсадной металлической трубы, формирование кондуктора путем закрепления системы извлекаемых горизонтальных и вертикальных центрирующих гидродомкратов на обсадной металлической трубе;

? формирование скважины под защитой бентонитового раствора с заглублением в слаботрещиноватые известняки, замену загрязненного бентонитового раствора на свежеприготовленный с удалением бурового шлама со дна скважины;

? формирование трубно-арматурного каркаса в виде соединения трубной и арматурной частей, установление зонтика-ограничителя уровня заполнения скважины бетонной смесью примерно на границе перехода арматурного каркаса в трубный;

? вывешивание трубно-арматурного каркаса над кондуктором арматурной частью вниз, вертикальное центрирование и монтаж трубно-арматурного каркаса в скважине с компенсацией эксцентриситета и фиксацией зазоров от стенок и дна скважины с помощью кондуктора;

? установку внутри каркаса бетонолитной трубы и непрерывное бетонирование трубно-арматурного каркаса и ствола скважины снизу вверх под высоким начальным давлением подачи бетонной смеси, с понижением давления при достижении бетонной смесью зонтика-ограничителя;

? последующее бетонирование с пониженным давлением подачи бетонной смеси и прекращением подачи бетонной смеси при достижении верхнего уровня трубной части трубно-арматурного каркаса;

? извлечение бетонолитной трубы из скважины, засыпку полости между кондуктором и трубной частью каркаса крупным заполнителем, временную выдержку бетонного монолита и демонтаж кондуктора.

Рис. 3.5. Пример выполнения опоры, где указаны скважина 1, трубно-арматурный каркас 2 с арматурной частью 3 и трубной частью 4, ограничитель 5 уровня заполнения скважины бетонной смесью, кондуктор 6, бетонолитная труба 7

Технология подземного строительства top-down (Бельгия)

При строительстве торгового центра «Стокманн» впервые в Петербурге применена передовая технология подземной проходки top-down, суть которой состоит в том, что «стена в грунте» сдерживает давление воды и подземные этажи растут не «снизу вверх» со дна котлована, а наоборот, от уровня поверхности «сверху вниз» на глубину 15 м. Используя бельгийскую современную технологию top-down, петербургские инженеры и строители приобрели неоценимый опыт подземного строительства, который оказался эффективным методом. Мониторинг уровня грунтовых вод при производстве работ показывал, что их уровень не изменялся, и в котловане было сухо. Top-down – это заглубляемое сооружение, жесткая железобетонная по периметру конструкция, позволяющая свести к минимуму осадки грунта, что гарантирует сохранность всех зданий и сооружений, находящихся в непосредственной близости от места ведения работ, а также имеется возможность использования «стены в грунте» в качестве как ограждающей, так и несущей конструкции.

Технология работ следующая. Стены сооружения возводятся в узких и глубоких траншеях, извлеченный грунт замещается бентонитовым раствором. Раствор создает гидростатическое давление на стенки траншеи, удерживает их от обрушений. Затем в вырытую траншею опускается арматурный каркас, который заполняется высокомарочным бетоном или железобетонными элементами, которые вытесняют бентонитовый раствор. Это предохраняет от осадок и деформаций здания, расположенные в непосредственной близости от места строительства.

При применении технологии top-down в тело сваи заводятся прочные стальные сердечники, а шпунт погружается в грунт при помощи мощнейшего импортного вибратора.