Исследование инженерных решений по эффективному использованию подземного пространства памятников архитектуры.

Такие комбинированные стены могут быть выполнены в виде периодически соединяемых замковыми соединениями HZ/AZ-элементов или AZ-элементов с трубным шпунтом. В процессе проектирования ограждений глубоких котлованов необходимо добиться устойчивости подпорных шпунтовых стен и защиты от фильтрации грунтовых вод через подошву котлована.
Устойчивость обеспечивается жесткостью шпунтовой конструкции и надежной заделкой нижних концов шпунтовых элементов в плотные коренные грунты. Для территории Москвы может потребоваться заглубление шпунта на глубину до 35 метров.
Необходимый уровень заглубления шпунта также зависит от фильтрационных свойств грунтового разреза и гидрогеологической ситуации участка строительства подземного сооружения. Требуемые параметры шпунтового ограждения и необходимый сортамент металлопроката определяются на основании геотехнических расчетов и построения компьютерной модели, с применением современных программных комплексов, например, PLAXIS.
Примером успешного применения тяжелых шпунтовых элементов при устройстве многоуровневого подземного паркинга является устройство комбинированной стены HZ775D/AZ18 с глубиной погружения шпунта 24 м на территории архитектурно-паркового ансамбля Царицыно.
Сегодня в России применяется традиционный подход в организации проектирования и строительства: шпунтовое ограждение котлована выполняет технологическую роль и не рассматривается в качестве конструктивного элемента подземных сооружений. Данный подход не является оптимальным и приводит к общему удорожанию работ нулевого цикла с учетом того, что при строительстве в условиях существующей застройки технологический шпунт часто не извлекается из грунта.В мировой практике проектирования и строительства подземных сооружений предусматривается введение шпунтовых стен в состав конструктивной схемы здания, о чем свидетельствуют объекты, построенные во многих городах Европы. Например, шпунтовые ограждения из сортамента Arcelor могут выполнять функцию наружных ограждающих конструкций подземного многоуровневого паркинга и позволяют не использовать наружные железобетонные стены, повышая эффективность и снижая общую стоимость работ.
Основные преимущества введения шпунтовых ограждений Arcelor в конструктивную схему зданий:
- Совмещенные с наружной шпунтовой стеной несущие сваи позволяют устраивать несущие конструкции фундаментов, совпадающие в плане с осью шпунтового ограждения для передачи на них нагрузок от надземной части строящихся зданий.
- Эффективное использование подземного пространства под зданием за счет подбора оптимального сечения шпунта и максимально возможного приближения шпунтового ряда к наружным границам участка.
- Возможность устройства несущих свай или свай-колонн, которые могут располагаться во внутреннем пространстве сечения сдвоенных шпунтовых Z-секций, HZ-секций или внутри трубного шпунта.
Возможность устройства опорных балочных конструкций, выполненных в металле или железобетоне, которые устанавливаются непосредственно на внутреннюю плоскость шпунтового ограждения при помощи системы из свариваемых закладных элементов:
- Опорные балки позволяют осуществлять передачу нагрузок от внутренних грузовых площадей подземных перекрытий непосредственно на шпунтовую стену и расположенные в ней несущие сваи-колонны.
- Наличие необходимых средств для защиты внутренних поверхностей шпунтовых стен от воздействия огня при пожарах.
- Неизменные и независимые от грунтового разреза параметры конструкции, которые определяются исключительно размерами шпунтов.
- Малые сроки возведения подземных стен из металлического шпунта на строительстве подземных многоуровневых паркингов. Строительство подземной части здания осуществляется намного быстрее, чем по любому из существующих в настоящее время способов (метод касательных буронабивных свай или метод щелевого грейфера под защитой бентонитовым раствором).




2.5. Производство и организация строительства
Решение вопросов безопасности производится в следующих стадиях:
стадия проектирования;
стадия реализации проекта;
Ключевыми являются вопросы техники безопасности при выполнении строительно-монтажных работ, производственной санитарии и противопожарной безопасности на период ведения подземных работ.
Вопросы безопасности на стадии проектирования.
Стадия проектирования включает разработку следующих вопросов, являясь архитектурной частью проекта:
выбор конструктивного решения здания с учетом его назначения, целью реконструкции, геологических и климатических особенностей;
выбор ограждающих конструкций здания, которые будут обеспечивать необходимую тепло-звукоизоляцию;
проектирование систем дополнительного жизнеобеспечения здания согласно СНиП 1.02.01-85:
а) водоснабжения;
б) тепло и газоснабжения;
в) электроснабжения;
г) канализации.
определяются размеры дополнительных санитарных узлов, место общего пользования с учетом действующих санитарных норм;
планировка помещений при реконструкции и расширении должна обеспечивать их оптимальную инсоляцию, а в нежилых помещениях – дополнительное освещение;
подбираются соответствующие конструктивные и отделочные материалы;
устройство дополнительной санитарно-защитной зоны, проездов и подъездов;
Противопожарные мероприятия при реконструкции определяют:
категорию огнестойкости здания в целом;
устройство дымовых люков для обеспечения незадымляемости лестниц и лифтов;
согласно ГОСТ 12.02.004-91, устраивают пути эвакуации расчетом размеров коридоров и лестничных пролетов;
на 1-ом этаже обязательное наличие порошковых и углекислотных огнетушителей и пожарной сигнализации;
отсутствие загромождения входов на лестничные марши и выходов из здания;
двери на путях эвакуации должны открываться по направлению выхода и иметь высоту в проеме не менее 1,9 м.
Расчетно-конструктивная часть.
Устойчивость дополнительных конструкций здания в процессе реконструкции обеспечивается следующими мероприятиями:
все работы ведутся в пределах одной захватки и одного яруса (высота этажа)
подъем опалубки осуществляется только после набора бетоном прочности не менее 70% от проектной;
работы по устройству монолитного каркаса ведутся в строгом соответствии с ППР. Технологическими картами и СНиП 12-03-01 ч.1, СНиП 12-04-02 ч.
марка бетонной смеси должна соответствовать проектной;
высота подачи бетонной смеси должна исключать её расслоение;
Вопросы безопасности на стадии строительства.
Стадия реконструкции определяет разработку технологической части проекта. Вопросы безопасности закладываются на следующих этапах:
в календарном плане;
стройгенплане;
в технологических картах.
В календарном графике определяется квалификационный состав бригад, сроки производства работ всех строительных циклов. Календарным планом определена технологическая последовательность и рациональное совмещение строительно –монтажных работ по времени. Все меры являются залогом по снижению травматизма в период производства демонтажных и строительно-монтажных работ.
При составлении календарного плана строительства, устанавливающего строгую последовательность и сроки выполнения всех строительно-монтажных работ, кроме выполнения основных работ учитываются дополнительные работы по обеспечению безопасности труда. Объемы реконструктивных мероприятий и сроки их выполнения устанавливаются с учетом проведения дополнительных работ, вызываемых требованиями безопасности. К таким дополнительным работам относятся, в частности, изготовление, монтаж и демонтаж вертикальных креплений стенок траншей и котлованов, устройство ограждений проемов и междуэтажных перекрытий, защитных козырьков и настилов, монтажных площадок, безопасных переходов и прочие.
При производстве работ основной формой организации труда рабочих является бригадная форма с разбивкой на звенья, количество которых зависит от размера частного фронта, на котором отдельное звено может безопасно выполнять работу, от безопасного количества применяемых инструментов и механизмов, места и площади размещения материалов для выполнения работ. Кроме того, учитывается психологический фактор, например, теснота и неудобство приводят к потере производительности и повышению травматизма.
При определении количества строительных машин учитывается возможность их одновременного размещения и работы на строительной площадке.
Нельзя допускать в календарных планах сокращения сроков производства работ без предварительных конкретных инженерных решений по безопасному производству работ или за счет исключения специальных процессов, обеспечивающих их безопасность.
Складирование всех строительных материалов и конструкций должно осуществляться в соответствии стандартов или ТУ на материалы и изделия, причем штабеля с более массивными элементами располагаются ближе к установочному оборудованию или крану.
На строительной площадке также необходимо оборудовать две приемные площадки для приема бетона и раствора, также две площадки для разгрузки строительных материалов и конструкций, для подъезда транспортных средств.
Для обеспечения безопасной и безаварийной работы транспорта на стройплощадке предусматриваются подъездные пути и внутрипостроечные дороги, устраиваемые вне опасных зон. Временные и постоянные дорог попадающие в «опасную зону» грузоподъемных машин отмечаются на стройгенплане как участки ограниченного движения, т.е движение на этом участке дороги должно быть согласованы с работой технологического оборудования.
Также при реконструкции должно учитываться дополнительное аварийное освещение для эвакуации людей. Оно обеспечивает освещенность в места основных проходов, подъемов и спусков внутри здания - не менее 0,5 лк, снаружи - не менее 0, лк.
Технологическая карта на строительство и реконструкцию разрабатывается согласно требованиям СНиП 12-03-2001г. ч. 1 и СНиП 12-04-2002г. ч. 2 «Безопасность труда в строительстве». При реконструкции здания наибольшую опасность представляют монтажные и бетонные работы, от качества которых зависит дальнейшая безопасная эксплуатация здания.
Безопасное напряжение электроустановок не должно превышать 36 В, при сварных работах и эксплуатации инструмента, вибраторов – не более 12 – 14 В. Сварочный аппарат должен быть заземлен; ручной инструмент и вибраторы должны иметь заземление. Не допускается подключение сварочного аппарата к осветительной сети.
При подземном строительстве, также необходимо учитывать фактор высоты связан с постоянным нахождением людей на значительной высоте. Снижение влияния этого фактора связано с использованием:
подмостей, переходных трапов, лестниц;
ограждающих конструкций на этажах;
страховых поясов, нескользящей обуви.
Выбор инвентаря и креплений необходимо осуществлять согласно ГОСТ 12.4.059-89 и ГОСТ 12.4.089-86.
Противопожарная безопасность.
Противопожарная профилактика в период реконструкции достигается следующими мероприятиями:
наличием гидрантов, количество которых определено стройгенпланом, согласно СНиП 12-03-01*, ГОСТ 12.01.004-91;
наличием противопожарных разрывов не менее 5м между административно-бытовыми помещениями;
в местах, содержащих горючие или легковоспламеняющиеся материалы, курение должно быть запрещено, а пользование открытым огнем допускается только в радиусе более 50 м;
леса и опалубка, выполненные из древесины, пропитываются огнезащитным составом;
Для искусственного прогрева бетона разрешается применять пар, горячую воду, воздух и электрический ток. При этом необходимо соблюдать следующие условия:
для устройства тепляков применять минвату;
прогреваемые электротоком участки должны находиться под постоянным наблюдением квалифицированных электриков.
Для питания в зоне электропрогрева применяют кабели КРПТ или изолированные провода ПРГ-500 (с дополнительной защитой резиновым шлангом). Запрещается прокладывать провода непосредственно по грунту.
3. Выводы
Повышение экономической эффективности реконструируемых зданий, а главное памятников архитектуры международного значения на территории Москвы, является актуальной и непростой научно-технической задачей.Оптимальное решение данной задачи существенно осложняется непростыми инженерно-геологическими условиями нашего города, наличием существующей исторической застройки и многочисленных коммуникаций.
Особенности современного подземного строительства в городских условиях связаны во многом с использованием современных прогрессивных технологий строительства. Последнее десятилетие поставило перед архитекторами и конструкторами ряд новых инженерных и технических проблем, связанных с комплексным освоением подземного пространства. Подземное пространство стало использоваться не только для размещения инженерных коммуникаций и объектов транспортного строительства, но также для строительства крупных комплексов общественно-бытового назначения.
На протяжении долгого времени основным материалом подземных сооружений и конструкций остается железобетон. Использование железобетонных плит перекрытия и несущих стен обуславливается рядом важных и полезных особенностей. Очень важной особенностью ж/б плиты является то, что она практически не подвержена усадочным процессам, что позволяет при устройстве стен сразу производить обкладку облицовочным кирпичом.
После закладки нижнего яруса основания здания, расширения его фундамента в глубину, требуется песчаная засыпка изнутри (укладываются слои песка по 15-17см с уплотнением бензотрамбовкой – до очень плотного состояния) и устройство верхней ж/б плиты – 70мм с армированием дорожной сеткой. В отдельных случаях, при необходимости – устройство каркаса из арматуры, которая сама по себе является черновым полом, позволяют исключить воздействие влажности грунта на лаги и черновые полы, выполненные из дерева, а также полностью избавит от присутствия под полом насекомых. Такой способ с уплотнением песка бензотрамбовкой применялся при реконструкции Петровского путевого дворца и комплекса в Царицыно.
Песчаная засыпка с верхней ж/б плитой значительно дешевле варианта перекрытия цоколя сборными ж/б плитами. При этом несущая способность данной конструкции выше, чем у сборных ж/б плит и позволяет устройство внутренних перегородок и стен выполнять между ростверком.
Исследование современных инженерных решений по эффективному использованию подземных пространств зданий и сооружений одна из важнейших задач крупных городов. Для памятников архитектуры, - это вопрос спасения, т.к. пересадив здание на новый надежный многоуровневый фундамент обеспечится безопасность и неподвижность исторических конструкций. Одновременно с этим, дополнительное пространство позволит расширить площадь исторического здания, и в значительной мере усовершенствовать его технологическое состояние, продлить жизнь памятнику архитектуры.



4. Литература:
1. Свод правил по проектированию и строительству СП 13-102-2003"Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений" (принят постановлением Госстроя РФ от 21 августа 2003 г. N 153).
2. Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.
3. СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».
4. Пособие по обследованию строительных конструкций зданий. АО «ЦНИИПромзданий». М.,- 1997.
5. СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия».
6. ARX building, 05 //Универсальный язык архитектуры. – М., 04[05] август-сентябрь 2006. - 160с.
7. Вестник // «Зодчий. 21 век» - информационно-аналитический журнал, С-Пб., февраль 2009. - 110с.
8. Татлин // Пространство, материал, объем, конструкция. - Екатеринбург, №1/31/2006. – 128с.
9. Александрова 3.Д., Пастухов Ю.И. Организация комплексного капитального ремонта зданий: Учебное пособие/ЛИСИ. Л., 1985. - 86с.
10. СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
11. ГОСТ 27751-88. Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету.
12. Инструкция по проектированию и устройству свайных фундаментов зданий и сооружений в г. Москве. - М.: Москомархитектура, 2001.
13. МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и подземные сооружения.
14. Рекомендации по проектированию и устройству оснований и фундаментов при возведении зданий вблизи существующих в условиях плотной застройки в г. Москве. - М.: Москомархитектура, 1999.
15. Кривошеев П.И. Усиление ж/б конструкций производственных зданий и просадочных оснований. – М: Логос, 2004. – 219 с.
16. МДС 20-1.2006 «Временные рекомендации по назначению нагрузок и воздействий, действующих на многофункциональные высотные здания и комплексы в Москве» - М: ФГУП «НИЦ «Строительство»,- 2006.


5. Приложение
На строительстве подземной автостоянки



Строительство подземного паркинга


Вид подземной автостоянки



Слои основания для подземных сооружений


Армирование захватки фундаментной плиты под рампой на 1-й половине автостоянки.



Многоуровневые подземные технологические помещения Большого театра в Москве (строительство)


Завершение возведения свода-покрытия.



Вид на сводчатую обделку автостоянки со стороны строящейся рампы.




Начало установки опалубки для бетонирования свода-покрытия.



Установка инвентарной опалубки на деревянных лагах при возведении перекрытия над -3-м уровнем Большого театра.
Системы несъемной опалубки Coffor.
Вестник // «Зодчий. 21 век» - информационно-аналитический журнал, С-Пб., февраль 2009.

Вестник // «Зодчий. 21 век» - информационно-аналитический журнал, С-Пб., февраль 2009.

ARX building, 05 //Универсальный язык архитектуры. – М., 04[05] август-сентябрь 2006.

ARX building, 05 //Универсальный язык архитектуры. – М., 04[05] август-сентябрь 2006.

Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.

Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.
Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.
Кривошеев П.И. Усиление ж/б конструкций производственных зданий и просадочных оснований. – М: Логос, 2004.

Кривошеев П.И. Усиление ж/б конструкций производственных зданий и просадочных оснований. – М: Логос, 2004.

Кривошеев П.И. Усиление ж/б конструкций производственных зданий и просадочных оснований. – М: Логос, 2004.
Вестник // «Зодчий. 21 век» - информационно-аналитический журнал, С-Пб., февраль 2009. - 110с.

Кривошеев П.И. Усиление ж/б конструкций производственных зданий и просадочных оснований. – М: Логос, 2004.

Кривошеев П.И. Усиление ж/б конструкций производственных зданий и просадочных оснований. – М: Логос, 2004.

Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.

Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.

Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов: Российская академия архитектуры и строительных наук.– М., - 2004.

Свод правил по проектированию и строительству СП 13-102-2003"Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений" (принят постановлением Госстроя РФ от 21 августа 2003 г. N 153).

Александрова 3.Д., Пастухов Ю.И. Организация комплексного капитального ремонта зданий: Учебное пособие/ЛИСИ. Л., 1985. - 86с.

Свод правил по проектированию и строительству СП 13-102-2003"Правила обследования несущих строительных конструкций зданий и сооружений" (принят постановлением Госстроя РФ от 21 августа 2003 г. N 153).













33