♦ 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.
Рис. 3.6. Примеры устройства монолитной стены в грунте вблизи существующих зданий
Современные западные геотехнологии ограждения котлованов адаптированы к инженерно-геологическим условиям Санкт-Петербурга. На рис. 3.6 показаны примеры устройства монолитной стены в грунте вблизи существующих зданий. «Стена в грунте» для самого большого подземного сооружения в центральной части Санкт-Петербурга на острове Новая Голландия показана на рис. 3.7.
Рис. 3.7. «Стена в грунте», на острове Новая Голландия
Рис. 3.8. Реконструкция Каменноостровского театра
При реконструкции Каменноостровского театра (рис. 3.8) выполнялись работы по реставрации исторического здания и устройству подземного пространства глубиной 6,5 м. Эта работа уникальна для мировой геотехнической практики (реставрационный вариант технологии top-down, когда вверх идет реставрация, а вниз – подземное строительство).
В Киеве башни «Sky Towers» у Центрального ЗАГСа взметнутся на 47 этажей вверх и уйдут на восемь вниз. Впервые для Киева здание строят сверху вниз – экскаваторы выкапывают нижние этажи под уже построенными!
Фундаменты:
♦ глубина заложения баррет – до 64,5 м;
♦ глубина заложения фундаментной плиты – 28 м;
♦ толщина «стены в грунте» – 1,2 м;
♦ глубина «стены в грунте» – от 50,5 до 53,5 м.
Барреты – глубокие опоры, изготовленные в грунте. Сначала бурят колодец, затем устанавливают арматуру и заливают бетон. Все это производится под давлением, при помощи бурового раствора (часто – бентонита). Применяются при строительстве на слабых грунтах (за счет большой глубины можно добраться до плотных слоев) и плотной застройки (отсутствуют вибрации, как при забивании свай).
«Стена в грунте» строится аналогично барретам – бурение, установка арматуры и бетонирование.
Технология возведения башен:
♦ Сооружается «стена в грунте» по периметру участка строительства.
♦ Заливаются фундаментные буроинъекционные сваи – барреты.
♦ Вырывается котлован до некоторой отметки – например, «-1» этаж. На дне котлована заливается междуэтажное перекрытие, а также перекрытие на уровень выше – они выполняют функцию двухъярусных распорок «стены в грунте». В перекрытиях оставляют технологические проемы.
♦ Экскаваторы выбирают грунт сначала в местах технологических проемов, а затем – под перекрытиями этажа, расположенного выше.
♦ Когда экскаваторы выбрали грунт на весь объем этажа, заливаются следующие перекрытия и процесс повторяется, пока строители не достигнут нижнего уровня по проекту. Когда весь грунт выбран и перекрытия залиты, уже традиционно, снизу вверх, заливаются технологические проемы (лифтовые шахты или пандусы паркинга).
В комплексе с барретами и «стеной в грунте» этот способ позволяет сохранить здания окружающей застройки. Это будет первое в Киеве здание выше 200 м, построенное в сложных геологических условиях, где потребовались глубокие и уникальные фундаменты по технологии top-down.
Погружение шпунтовых свай
При данной технологии используются сварные стальные шпунтовые сваи из элементов полукруглого профиля «сваи F-профиля».
Полукруглый профиль свай – это наиболее экономичная форма шпунтовых свай в сравнении с традиционными корытными и тавровыми сваями. Экономия достигается как за счет сокращения используемого металла, так и за счет уменьшения трудозатрат при монтаже свай.
При этом сваи из элементов полукруглого профиля обладают рядом преимуществ. Они способны выдерживать большие нагрузки, их момент сопротивления – до 12 000 см3 на погонный метр стенки. Сваи F6012 с моментом сопротивления 6000 см3 на погонный метр стенки применены при строительстве многофункционального комплекса у Московского вокзала в Санкт-Петербурге, что позволило отказаться от «стены в грунте» и выработки котлована по технологии top-down и вести выемку грунта открытым способом.
Ширина панелей из свай F-профиля может достигать 2 м, что влечет за собой сокращение циклов погружения. Техника не требует модернизации – при вибропогружении применяются обычные штатные зажимы для корытообразного профиля, а при забивке свай ударным методом используют простейшие наголовники.
Благодаря меньшей металлоемкости, сокращению рабочих циклов погружения из-за увеличения ширины профиля, ввиду его высокой оборачиваемости, т. е. возможности повторного использования, экономия может составлять 25–35 % по сравнению с применением обычных шпунтовых свай.
Сварные сваи и панели из элементов полукруглого профиля широко применяются в условиях плотной городской застройки для котлованов глубиной до 10 м без раскрепления и глубиной до 24 м с раскреплением или анкеровкой. Замки шпунтовых свай конструкции ПО «Берегсталь», обладая хорошей грунто– и водонепроницаемостью, обеспечивают надежную гидроизоляцию котлованов при возведении фундаментов.
Инновационные решения для свайного фундаментостроения
При участии Российской инженерной академии разработан комплекс оборудования для свайного фундаментостроения, обеспечивающий полномасштабное техническое оснащение новейших технологий свайного фундаментостроения.
Комплекс включает в себя комплект модельного ряда безударно погружаемых инъекционных устройств для изготовления железобетонных набивных свай всех типоразмеров без выемки земли, а также комплект модельного ряда универсальных вдавливающих устройств для безударного и бесшумного погружения забивных свай (всех типоразмеров) и свайных элементов. Данный комплекс уже применялся на ответственных социальных объектах (рис. 3.9).
Цель разработки комплекса – техническое обеспечение новейших быстрых технологий изготовления фундаментов из безударно-вдавливаемых железобетонных и виброинъекционных набивных свай. Техническое обеспечение должно быть направлено на повышение надежности и несущей способности применяемых ныне забивных и набивных свай, сокращение объемов земляных работ при одновременном уплотнении грунта (за счет устройства фундаментных колодцев без выемки земли), сокращение сроков и снижение стоимости изготовления фундаментов.
