Современные технологии строительства и реконструкции зданий - Геннадий Михайлович Бадьин

Технология «непрерывного шнека» (CFA) для сооружения свайных фундаментов

Буровая установка «Casagrande CFA 425» предназначена для устройства буронабивных свай диаметром 450/550 мм и глубиной до 28 м (рис. 3.4).

Свайные фундаменты, сооруженные по технологии «непрерывного шнека», совмещают в себе преимущества забивных и буронабивных свай без извлечения грунта. Этот способ бурения позволяет выполнять работы в различных грунтах сухих и болотистых, рыхлых и плотных, а также проходить через мягкие горные породы.

Рис. 3.4. Погружение армокаркаса производится при помощи буровой установки

При бурении скважин практически отсутствует шум, удары, колебания, вибрация – этот факт позволяет применять метод CFA для строительства в стесненных городских условиях.

Комплекс работ по устройству буронабивных свай при создании свайных фундаментов включает в себя подготовительные работы, работы по бурению скважин, заполнению бетонной смесью скважин, установке арматурных каркасов, уход за уложенным бетоном и контроль качества работ.

Когда шнек достигает заданной глубины, производится подача бетона при помощи бетононасоса. Давление, создаваемое бетононасосом при прохождении бетона через полую часть шнека, выдавливает специальную заглушку, и бетон попадает внутрь скважины, при этом шнек поднимается, с вращением или без, освобождая пространство в скважине. Плотность заполнения скважины контролируется с помощью специального прибора, отображающего на дисплее форму сваи в графическом виде, или с помощью манометра, по которому контролируется давление бетона.

Способ возведения свайного фундамента под большие нагрузки

Способ возведения свайного фундамента под большие нагрузки (рис. 3.5) включает:

♦ погружение обсадной металлической трубы, формирование кондуктора путем закрепления системы извлекаемых горизонтальных и вертикальных центрирующих гидродомкратов на обсадной металлической трубе;

♦ формирование скважины под защитой бентонитового раствора с заглублением в слаботрещиноватые известняки, замену загрязненного бентонитового раствора на свежеприготовленный с удалением бурового шлама со дна скважины;

♦ формирование трубно-арматурного каркаса в виде соединения трубной и арматурной частей, установление зонтика-ограничителя уровня заполнения скважины бетонной смесью примерно на границе перехода арматурного каркаса в трубный;

♦ вывешивание трубно-арматурного каркаса над кондуктором арматурной частью вниз, вертикальное центрирование и монтаж трубно-арматурного каркаса в скважине с компенсацией эксцентриситета и фиксацией зазоров от стенок и дна скважины с помощью кондуктора;

♦ 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