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 5 м 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 — 70 мм 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 27 751–88. 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).