CC BY
114«C@yL@qyiym-J©yrMaL»#14îââ),2©2© / TECHNICAL science
УДК 624.134
Копосова А.Е.
Магистрант
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Латута В.В. канд. техн. наук, ст. преподаватель Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11898 АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕТОДОВ УСТРОЙСТВА ПОДЗЕМНОГО ПРОСТРАНСТВА ПОД ЗДАНИЯМИ ПРИ ИХ РЕКОНСТРУКЦИИ
Koposova A.E.
Master's Degree student Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering
Latuta V.V.
Cand. tech. sciencePhD, senior lecturer Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering
ANALYSIS OF EXISTING METHODS FOR DEVICE UNDERGROUND SPACE UNDER BUILDINGS
DURING RECONSTRUCTION
Аннотация
В статье рассматриваются и анализируются патентные исследования, относящиеся к технологиям возведения подземного пространства под реконструируемыми зданиями. Рассматриваются различные способы устройства подземного пространства под существующим зданием, в том числе относящиеся к модификации метода строительства «Сверху вниз». Были выявлены отличительные особенности технологических и конструктивных решений. Выявлено основное направление в изучении методов освоения подземного пространства под существующими зданиями.
Abstract
The article examines and analyzes patent research related to the technologies for the construction of underground space under reconstructed buildings. Various ways of arranging the underground space under the existing building are considered, including those related to the modification of the Top-Down construction method. Distinctive features of technological and design solutions are revealed. The main direction in the study of methods for developing the underground space under existing buildings is revealed.
Ключевые слова: освоение подземного пространства, реконструкция, метод «Сверху вниз», патент, разработка грунта, бетонирование перекрытий
Keywords: underground space development, reconstruction, top down method, patent, excavation, concreting offloors
Освоение подземного пространства — характерная черта современных крупных городов. В значительном углублении подземных частей зданий всё чаще нуждаются устаревшие физически и морально, но культурно и исторически ценные, объекты плотной застройки в центральной части городов. Устранение факторов износа зданий происходит при капительном ремонте и реконструкции. При этом реконструкция с освоением подземного пространства под существующим зданием зачастую осложняется близким расположением соседних зданий к объекту реконструкции.
Одним из методов, позволяющих вести работы в ограниченных условиях плотной застройки является метод «Top-Down» (или «Сверху вниз»). Основными этапами производства работ при данном методе являются устройство ограждения котлована; постоянных или временных опор; устройство железобетонных монолитных перекрытий подземных уровней с технологическими проемами; разработка грунта через технологические проемы до заданной отметки; фундамента; возведение надземной части.
При устройстве многоуровневого подземного пространства под существующим зданием часто
используются различные варианты модификации метода «Top-Down» (или «Сверху-Вниз»), которые позволяют вести работы в ограниченных условиях плотной застройки.
Одна из таких вариаций в России была запатентована в 2003 году [1]. В патенте представлено описание устройства подземного сооружения реконструированного здания. По периметру заглубленного помещения возводятся объединенные монолитной связью трубобетонные сваи (рис. 1). Тру-бобетонные сваи располагаются под частью существующего фундамента здания. Устройство монолитных перекрытий производится на уровне грунта разработки. Каждое нижерасположенное перекрытие подземных уровней выполняется с технологическим проемом, которое предназначено для разработки грунта под перекрытием.
Данная модификация метода «Сверху-Вниз» позволяет решить одновременно задачи повышения несущей способности фундамента здания в связи с его реконструкцией, и, при этом, значительно повысить эффективность использования участка земли, отведенного под застройку в пределах старой застройки города.
TECHNICAL SCIENCE / <<Ш1ШМУМ~^©иГМа1>#М66)),2©2©
Рис. 1. Разрез подземного сооружения под реконструированным зданием: 1 - заглубленное в грунт помещение; 2 - перекрытие; 3 - трубобетонные сваи; 4 - существующий фундамент; 5 - существующее реконструированное здание; 6 - технологический проем; 7 - нижняя плита; 8 - опорная пята.
Ещё одна вариация метода «Сверху Вниз» для устройства подземных этажей под реконструируемым зданием была запатентована в 2004 г. [2]. Отличием стало то, что реконструируемое здание рассматривалось преимущественно с кирпичными несущими стенами, нагрузка от которых передается через опирание стен на железобетонную плиту, которая, в свою очередь, опирается на возведенную по периметру здания ограждающую стену из буро-секущихся свай (рис. 2). Таким образом вся нагрузка от здания переходит на несущую и ограждающую подземное помещение стену из свай - новый фундамент.
Для бетонирования железобетонной плиты, передающей нагрузку от здания на новый фундамент, в несущих стенах здания оставляются отверстия в уровне нулевой отметки. После бетонирования плиты старые фундаменты существующего здания разбираются, а затем под готовой плитой идет разработка грунта.
Техническим результатом изобретения является разработка конструкции для возведения многоуровневого подземного помещения под существующим реконструируемым зданием.
Рис. 2. Разрез конструкции многоуровневого подземного помещения под реконструируемым зданием: 1 - подпорные стены; 2 - железобетонная плита; 3 - несущие стены здания; 4 - существующие фундаменты; 6 - конструкции подземных этажей
Патент 2011 года [3] интересен тем, что его прототипом был выбран предыдущий рассмотренный патент с модификацией метода «Сверху вниз» [2]. Изобретение также относится к строительству подземного пространства под существующим зданием [3]. Но в данном случае подземные этажи предполагается возводить традиционно «Снизу вверх», поскольку производится выемка грунта всего объема планируемого освоения подземного пространства.
Вначале устраиваются винтовые сваи вдоль наружных стен по их внешней стороне (рис. 3). За счёт свай уменьшаются вертикальные деформации здания. В ряду винтовых свай оставляется проем, через который, в дальнейшем, будет разрабатываться грунт на глубину подземного сооружения. В уровне подвального этажа устанавливаются фермы для восприятия изгибающих усилий от нагрузки стен здания. Для сцепления с монолитной плитой
«C@yL@qyiym-J©yrMaL»#14i66),2©2© / TECHNICAL SCIENCE
перекрытия по оголовкам свай возводятся монолитные ростверки с выпусками арматуры. Стены опираются в узлах ферм, при этом опоры ферм надежно сцеплены с монолитными ростверками и плитой. В уровне перекрытий наземной части здания устанавливаются дополнительные пояса усиления в виде железобетонной обоймы. После чего производится выемка грунта из-под здания и устройство подземного сооружения.
Данная технология может быть применена под существующими зданиями преимущественно бескаркасной конструкции. Но такой способ заглубления может быть ограничен расстояниями до ближайших объектов, поскольку для осуществления выемки грунта через оставленный проем и пандус необходимо расстояние, которого в условиях плотной застройки исторических частей городов обычно не хватает.
Рис. 3. Разрез конструкции подземного сооружения под реконструируемым зданием: 1 - ряд свай; 2 - наружные стены здания; 3 - здание; 4 - ростверк; 5 - ж/б плита; 6 - стержни ферм; 7 - пояса усиления; 8 - перекрытия; 9 - стена подвала или цокольного этажа; 10 - отверстия для стержней ферм; 11 - объем подземного объекта; 12 - портальный проем; 13 - пандус; 14 - грунт
Стоит рассмотреть ещё один патент [4], в котором описывается возведение подземных сооружений не под зданием, а вблизи существующих зданий или сооружений. Данное изобретение возможно использовать внутри контура здания для устройства подземных уровней, соответственно нагрузка от здания не будет передаваться на ограждающую несущую стену подземного объекта.
На первом этапе данной технологии производится погружение двух рядов шпунтовых ограждений. Далее по мере выемки грунта ограждающие элементы стягивают между собой анкерами, распо-
ложенными под разными углами к плоскости стенок котлована. Подобный метод связки ограждающих элементов позволяет получить их высокое сопротивление изгибу и смещению в направлении разработки грунта. Далее в разработанном котловане возводят подземные конструкции (рис. 4).
Результат данного изобретения заключается в повышении качества строительства за счет уменьшения передвижений грунта из-под фундаментов существующих зданий, повышения сопротивления изгибу и сопротивления смещению ограждающих элементов в направлении разработки котлована.
TECHNICAL SCIENCE /
Рис. 4. Возведение подземного пространства вблизи существующих зданий: а - до начала выемки грунта; б - частичная выемка грунта; в - полная выемка грунта; 1, 2 - ограждающие элементы; 3 - существующие сооружения; 4 - возводимое сооружение;
5,6,7 - анкера
Выводы
Анализируя рассмотренные технологические изобретения по устройству подземного пространства под существующим зданием, можно сделать вывод, что основное направление в изучении методов - поиск эффективной конструкции наружных ограждений подземного объема. Наружные ограждения подземного пространства - стены, могут быть возведены различными методами: «стена в грунте», методы с использованием инъекционных, трубобетонных, вдавливаемых составных или винтовых свай. Нагрузка от здания может передаваться на данные стены либо не передаваться, в случае устройства стены внутри контура здания [4]. При этом выбор той или иной технологии, а также вектор развития технологий, зависят от разных факторов, в том числе от конструктивной схемы здания и его назначения.
Список литературы:
1) Подземное сооружение реконструированного здания: пат. 34946 Рос. Федерации / Городецкий Д.А.; заявл. 19.09.2003; опубл. 20.12.2003. - 6 с;
2) Фундамент реконструируемого здания: пат. 2225916 Рос. Федерации / Корнилов В.Г.; заявл. 23.05.2002; опубл. 20.03.2004. - 6 с.;
3) Фундамент реконструируемого здания: пат. 2431718 Рос. Федерации / Галиев И.Х. №2010140599/03; заявл. 04.10.2010; опубл. 20.10.2011. Бюл. №29 - 6 с.;
4) Способ строительства подземного сооружения: пат. 2486318 Рос. Федерации / Протосеня А. Г., Лодус Е.В., Деменков П.А. №2012104938/03; заявл. 13.02.2012; опубл. 27.06.2013. Бюл. №18 - 6 с.;
5) Латута В.В., Животов Д.А. Исследование водонепроницаемости фундамента для малоэтажного здания, изготовленного вибрационым методом // Журнал. «Инженерно-строительный вестник Прикаспия», АГАСУ, - 2019. - № 4 (30)
6) Латута В.В., Животов Д.А. Устройство подвальной части коттеджей в водо-насыщенных грунтах с применением вибрационной технологии. // Журнал. «Вестник гражданских инженеров». СПбГАСУ, - 2020. - № 1 (78)
