Устройство нулевых циклов методом сверху вниз

14.06.2016

Строительство глубоких котлованов в стесненных городских условиях требует применения особой технологии, которая обеспечит безопасную эксплуатацию окружающей застройки. К такой технологии относится возведение нулевых циклов методом сверху вниз (UP-DOWN).
Технология строительства нулевых циклов методом сверху вниз (рис. 4.26) включает устройство проектных плит перекрытий сначала на верхних этажах, откопку грунта из-под этих перекрытий, а затем возведение перекрытий на нижележащих этажах, откопку грунта из-под них и строительство фундаментной плиты. Во время строительства все плиты перекрытия опираются на временные сваи и ограждение котлована. После возведения проектных колонн и стен, набора соответствующей прочности их бетона и узлов соединения с перекрытиями все временные конструкции удаляются.
Устройство нулевых циклов методом сверху вниз

Роль распорок в котлованах по этой технологии играют проектные плиты перекрытия, жесткость которых значительно выше, чем традиционных стальных конструкций.
Сложнейшей задачей является обеспечение безопасности непосредственно на строительстве при откопке котлована сверху вниз. Следует таким образом конструировать узлы сопряжения временных и постоянных конструкций нулевого цикла, чтобы нагрузку от верхних строений перенести с временных на постоянные проектные конструкции.
Один из примеров подобного строительства является объект, запроектированный и построенный ООО «НПФ «Фундаментстройпроект», -здание нового корпуса галереи А. Шилова. Участок строительства расположен на склоне полого уступа второй надпойменной террасы Москва-реки. На глубине до 7 м площадка строительства представлена насыпными грунтами в виде твердой супеси, ниже (слоем 6-8 м) залегают верхнечетвертичные аллювиальные отложения, пласт на глубине от 13,5 до 24 м составляет толща нижнечетвертичных ледниковых и водноледниковых отложений (рис. 4.27). Уровень подземных вод расположен на 15-20 м от поверхности грунта в песках и супесях аллювиально-флювиогляциального горизонта. Мощность водоносных пород достигает 15 м и имеет безнапорный характер.
Устройство нулевых циклов методом сверху вниз

Поскольку при производстве работ было установлено, что фундаменты под несущими стенами ленточные, из обломков кирпича и бутового камня-известняка на известковом растворе, который практически полностью разрушен и материал фундаментов ничем не связан (фундаменты разбираются вручную), то требуется усиление прилегающих к площадке строительства зданий и сооружений.
Производство подземных работ при строительстве нового корпуса осложнялось наличием старых фундаментов и большим количеством инженерных коммуникаций, пересекающих строительную площадку. До начала работ по устройству ограждения котлована были перенесены электрические кабели, кабели связи, напорные трубопроводы водопровода и газоснабжения.
Технологическое решение по возведению подземной части нового корпуса галереи включало: усиление оснований фундаментов существующего здания по стене, прилегающей к строительной площадке. С этой целью были выполнены: цементация контакта фундамент-грунт (рис. 4.28); химическое закрепление грунтов под подошвой фундаментов на глубину 8 м, несколько превышающую глубину котлована; цементация тела фундамента с устройством монолитной железобетонной рубашки толщиной 15 см и высотой 1,75 м в предварительно откопанной захватками по 2 м траншее на всю глубину до подошвы фундамента с последующей обратной засыпкой.
Устройство нулевых циклов методом сверху вниз

По первоначальному проекту предполагалось построить здание нового корпуса галереи А. Шилова, откапывая грунт в котловане на всю глубину. При этом шпунтовое ограждение требовалось выполнить из труб диаметром 325 мм, и почти столько же металла требовалось на распорную систему.
В качестве распорной системы было принято перекрытие на отм. 0.00, что позволило:
- отказаться от дорогостоящей распорной системы;
- повысить жесткость и уменьшить деформации существующего дома;
- снизить диаметр шпунта до 219 мм;
- уменьшить технологическое воздействие при лидерном бурении меньшим диаметром;
- снизить расход металла на шпунт.
Однако такая технология имеет два существенных недостатка: удорожание разработки грунта и увеличение количества временных свай.
Шпунтовое ограждение котлована было выполнено из металлических труб диаметром 219 мм с шагом 0,5 м, погружаемых в грунт на глубину от 11 до 14 м с помощью пневмопробойника СО-166.
Разработка первого яруса грунта в котловане до отметки низа плиты перекрытия подвала, расположенной на глубине около 2 м от дневной поверхности, осложнялась необходимостью разборки старых фундаментов, фрагмента неиспользуемого инженерного коллектора с кабелями связи и отдельно расположенных инженерных сетей. На отм. - 0,30 м, соответствующей низу плиты перекрытия подвала, к шпунтовому ограждению приваривалась обвязочная балка. Конструкция этих узлов позволяет перенести всю нагрузку от перекрытия на временные сваи и шпунт. После возведения колонн и стен нижнего этажа труба сваи вырезается и удаляется, а швеллер вдоль шпунта режется по длине плиты перекрытия.
При устройстве опалубки плиты перекрытия следует предусмотреть множество технологических отверстий для удаления грунта из-под плиты и подачи бетона под плиту. Армирование такой плиты перекрытия усложнено множеством выпусков арматуры вверх и вниз в местах сопряжения стен и колонн.
Плита перекрытия подвала в этом случае выполняет несколько функций: она позволяет одновременно вести работы по устройству подвальной части здания и возводить надфундаментное строение, а также играет роль распорки шпунтового ограждения, что дало возможность отказаться от металлических распорных креплений, уменьшить длину и диаметр труб ограждения и существенно ускорить производство работ в котловане (4.29). При сборке арматурного каркаса плиты были заранее смонтированы выпуски арматуры для стен и колонн подвала и первого этажа, а также оставлены технологические отверстия для разработки грунта в котловане и подачи бетона в конструкции колонн и стен подвала.
Устройство нулевых циклов методом сверху вниз

Разработка грунта в котловане под плитой перекрытия велась через проем будущей лестничной клетки.
По мере разработки грунта выпрямлялись выпуски арматуры, снимались сверху деревянные балки и фанера-опалубка перекрытия. Плита перекрытия покоилась на сваях и шпунте. Разработка грунта велась с оставлением берм вдоль шпунтового ограждения и последующей доработкой грунта в них вручную с параллельным возведением деревянной забирки. Затем проводилось бетонирование фундаментной плиты и демонтаж временных свай.
Таким образом, применение технологии сверху вниз позволяет реализовать проекты устройства нулевых циклов глубиной свыше 5 м при наличии в зоне влияния строительства многоэтажных сооружений, аварийных зданий и памятников архитектуры в сжатые сроки, может отсрочить строительство подвала на несколько лет после возведения надземной части здания, при стесненности средств застройщика позволяет вводить в эксплуатацию здания частями.