Способ повышения этажности здания путем подъема существующих и встройки снизу новых этажей

В 1937 г. коллективом треста по передвижке зданий были произведены работы по подъему пятиэтажного жилого дома на высоту 1,855 м. В результате осуществленного подъема полуподвальный этаж дома стал первым этажом, а под всем зданием было устроено высокое подвальное помещение.
Опыт работ по подъему этого жилого дома доказал целесообразность применения подъема для подстройки зданий без нарушения режима его эксплуатации.
При надстройке зданий, так же как и при новом строительстве, применяются индустриальные элементы конструкций весом 1,5 г и более. Такие тяжелые элементы конструкций должны быть подняты механизмом наверх и уложены в их проектное положение. Следовательно, строительство нужно вести такими подъемными механизмами (башенные, портальные или козловые краны), которые обеспечили бы как вертикальное, так и горизонтальное перемещение монтируемых конструкций и используемых материалов. В связи с этим при надстройке здания крышу приходится разбирать. Следовательно, жильцы верхнего этажа во время ведения строительных работ будут испытывать определенные неудобства. Часто из-за необходимости в проведении большого объема работ по усилению существующих конструкций, особенно чердачного перекрытия, простенков первого этажа и фундаментов, от надстройки здания отказываются.
Рекомендуемый нами способ дает возможность повысить этажность здания с ограниченными по прочности конструкциями. При этом способе все здание поднимают на высоту, необходимую для встройки снизу новых этажей. Домкраты и линию среза желательно устанавливать в стенах подвала, ниже надподвального перекрытия. При проектировании домкраты целесообразно размещать в таких местах, где намечается устройство оконных и дверных проемов. Чем больше расстояние между домкратами, тем большая допускается денивеляция — неравномерность в подъеме отдельных точек здания. Благодаря этому ускоряются работы по подъему.
По мере подъема (примерно через каждые 0,6 м высоты подъема) наращивают кладку стены подвала, т е. заполняют образовавшийся разрыв по длине стен между домкратами. После подъема здания на высоту верхней отметки нового перекрытия подвала приступают к устройству надподвального перекрытия. Для этого применяется железобетонный двухпустотный настил. Для подачи настила под здание с внешней стороны последнего следует устроить специальные передвижные или использовать имеющиеся подмости. Чтобы облегчить транспортировку тяжелых железобетонных плит перекрытия, на подмости можно уложить катки из труб одинакового диаметра (60—80 мм). Под каждой плитой одновременно должно располагаться не менее двух катков, уложенных параллельно друг другу и перпендикулярно к направлению движения. Плиты следует передвигать специальным жестким дышлом из арматурной стали, а не из троса диаметром 20 мм, зацепляемого за подъемные петли в плитах.
Двухпустотный настил внутри здания следует также передвигать (на катках) по передвижным или стационарным подмостям. Te же плиты перекрытия, которые нельзя установить из-за того, что их опоры приходятся над местом расположения домкратов, можно затащить под здание и временно оставить на ранее уложенных плитах перекрытия. Подача бетона для замоноличивания панелей перекрытия (если это необходимо) осуществляется бетононасосом.
Наряду с этим способом рекомендуется и механизированное устройство железобетонного монолитного перекрытия. Для этого между домкратами устанавливают сварные каркасы балок и вверху их заводят арматуру для плит перекрытия. Обычно деревянную опалубку заменяют мелкой стальной сеткой, прикрепляемой снизу к арматуре. Для бетонирования применяется товарный бетон, транспортируемый по трубам к месту укладки.
После устройства перекрытия и окончания подъема, а также заполнения кладкой образовавшегося разрыва в стенах следует поочередно убирать домкраты с закладкой освободившихся от домкратов гнезд.
Способ надстройки, как и способ подстройки зданий, имеет преимущества и недостатки, которые сводятся к следующим.
а) Преимущества способа надстройки. Для надстройки здания не требуется, чтобы оно надстраивалось по всей его длине и ширине. Надстроить можно любую часть здания, ограниченную капитальными стенами.
Толщина стен надстраиваемых этажей, как правило, может быть принята такой же, как у существующих, или, если это возможно, то даже тоньше стен верхнего этажа. В надстраиваемой части здания легко обеспечить устройство вытяжной вентиляции: Кладку стен ведут с оставлением дополнительного количества вентиляционных каналов.
б) Недостатки способа надстройки. Разборка крыши ухудшает условия эксплуатации существующего верхнего этажа. Кроме того, необходимость устройства крыши заново после надстройки удорожает стоимость здания.
Существующие чердачные перекрытия обычно рассчитаны на ограниченную полезную нагрузку и по своей прочности не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к междуэтажным перекрытиям. Такие перекрытия или приходится усиливать, или устраивать второе междуэтажное перекрытие, рассчитанное на нагрузку от собственного веса пола и полезную нагрузку
Приходится усиливать несущую способность отдельных простенков нижних этажей надстраиваемого здания. Кроме того, при надстройке производится разборка и монтаж заново системы отопления, так как диаметры существующих стояков оказываются недостаточными по сечению для присоединения к ним дополнительных отопительных приборов надстраиваемых этажей.
При наличии в надстраиваемом здании подвесного чердачного перекрытия объемы работ по надстройке возрастают Подобные конструкции обычно приняты для школьных и других общественных зданий (в связи с устройством в верхнем этаже большого зала — отсутствует средняя продольная стена) В таких случаях приходится на верхнем эксплуатируемом этаже дополнительно сложить стену или другую конструкцию, заменяющую ее, и перекреплять подвесное к стропилам чердачное перекрытие на вновь подводимую конструкцию, что также удорожает стоимость надстройки.
в) Преимущества способа подстройки. Все работы по подстройке ведутся в подвале и с внешних сторон стен здания. Благодаря полному сохранению коммуникаций внутри здания подстройку можно вести без каких-либо нарушений режима его эксплуатации. Только при необходимости устройства вентиляционных каналов в подстраиваемом этаже возникает необходимость в прокладке сквозь существующие перекрытия этажей труб для них.
Если при надстройке здания часто требуется производить предварительное уширение фундаментов, то для подстройки, как правило, достаточно уплотнения основания опрессованием грунта, подстилающего фундаменты, теми же домкратами, которыми поднимают здание. Для этого поочередно придают домкратам нагрузку, величина которой на 20—30% превышает нагрузки, которые приходятся на соответствующий отрезок стены.
При подстройке здания кладка стен значительно упрощается, поскольку ее ведут не на большой высоте, как при надстройке, а внизу; при этом не требуется установки лесов на всю высоту здания и в связи с этим последующий объем отделочных работ меньше, чем при надстройке.
г) Недостатки способа подстройки. Подстраивать можно одновременно только отдельно стоящее здание по всему его основанию.
При наличии в здании подвала все работы ведутся только внизу — в подвале. При отсутствии подвала рандбалки приходится заводить в стены первого этажа, в связи с этим эксплуатация первого этажа временно приостанавливается. Если здание имеет глубоко заложенные фундаменты, то отметку среза устанавливают на такой глубине, чтобы высота оставшейся части фундаментов (под домкратом) обеспечивала распределение давления на необходимую площадь основания. Если позволяет глубина заложения фундаментов, то следует заводить рандбалки ниже стен первого этажа даже при необходимости производства дополнительного объема земляных работ.
При опирании пола первого этажа непосредственно на грунт приходится вести выемку грунта широкими штольнями (между капитальными стенами) с установкой балок под полом первого этажа и опиранием их на стены.
При подстройке здания толщина стены может быть такой же или должна быть толще, поскольку не рекомендуется, чтобы она была тоньше стен существующего первого этажа.
Обратную линию отопления, которая расположена в подвале, разбирают в том случае, если она мешает работе домкратов. Если подстройка производится в зимнее время, то обратную линию отопления можно демонтировать и поднять выше рандбалки, а стояки отопления приварить к ней. При таком расположении обратной линии (выше линии среза) обеспечивается бесперебойное отопление всего здания. Следовательно, на время подъема требуется устраивать гибкое соединение только в двух местах: между котлом и трубопроводом к верхней разводке, а также между котлом и обратной линией отопления.
В 1956 г. институтом Росгипрогорсельстрой было разработано проектное задание на повышение эксплуатируемого четырехэтажного здания на один этаж. Проект был разработан в двух вариантах — надстройки и подстройки (проект подстройки был разработан нами). Объем подстраиваемого здания составлял 17860 м3, а вес 7000 тс. Сравнительные показатели обоих вариантов приведены в табл. 11.

Из таблицы видно, что подстройка здания школы стоит дешевле надстройки. При наличии гидравлических домкратов с ходом поршня 50 см и централизованной системой питания работы по подъему здания можно было бы удешевить еще на 5—6 тыс. руб. Наряду с удешевлением работ при подстройке (по сравнению с надстройкой) не нарушается и эксплуатация здания.
Отметка среза была принята на 1,5 м выше уровня пола подвала, а для эксплуатации обратной линии отопления на время подъема в зимнее время был предусмотрен ее демонтаж с подъемом выше рандбалок.
Проект предусматривает следующую очередность работ. После переключения коммуникаций, мешающих заводке рандбалок, приступают к пробивке штраб в стенах здания, которую согласно проекту намечено выполнить в четыре очереди.
На стенах выше отметки среза наносится условный горизонт с вертикальными линиями — место установки домкратов. По мере подъема производится закладка кирпичом образовавшегося разрыва в стенах здания. После окончания подъема на вею высоту (4 м) поочередно убирают каждый второй домкрат и освободившиеся проемы закладывают.
Так, для подъема здания школы потребовалось, для рандбалок —45 тс двутавры № 40; для наддомкратных клеток —250 тс обрезков бывших в употреблении рельсов длиной 1 м каждый; 60 гидравлических домкратов «Перпетуум» мощностью 200 тс каждый.
Исходя из опытных данных, для подъема на высоту 4 м здания школы необходимо было бы затратить 20 рабочих дней, а с учетом одновременного ведения работ по кирпичной кладке и устройству перекрытий над подвалом —45 дней. Всего же для завершения вспомогательных и основных работ по подъему школы потребовалось бы примерно 2,5 месяца.