CC BY
65Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
УДК 69.035.4
DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-4-3-18
Р.А. МАНГУШЕВ, д-р техн. наук (ramangushev@yandex.ru), А.И. ОСОКИН, канд. техн. наук (a.osokin@geostroy.ru), П.Г. ЛЕВИНСКАЯ, инженер (polinalevi@mail.ru)
Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет (190005, г. Санкт-Петербург, ул. 2-я Красноармейская, 4)
Перспективы устройства подземных паркингов в условиях стесненной застройки исторического центра Санкт-Петербурга
Проанализированы градостроительные, инженерно-геологические и реконструкционно-строительные условия, технологические возможности устройства подземных паркингов в исторической застроенной части города на примере конкретных объектов Центрального административного района Санкт-Петербурга. Предложен аналитический подход по оценке рисков и совокупных факторов, влияющих на выбор технологии устройства ограждения котлована, строительства подземного сооружения в стесненных условиях. В качестве основного геотехнического подхода использовано расчетно-численное моделирование инженерной ситуации с использованием программного комплекса PLAXIS. На основании геотехнического обоснования рассмотрены условия, позволяющие обеспечить безопасность выполнения геотехнических и строительных работ при создании одно-, двух- или многоуровневых подземных паркингов в дворовой территории жилых исторических зданий. Проведенные исследования показали высокую экономическую эффективность устройства подземного паркинга при выполнении реставрации и приспособлении объекта культурного наследия для современного использования в историческом центре Санкт-Петербурга.
Ключевые слова: инженерно-геологические и реставрационно-строительные условия площадки, подземные паркинги, устройство подземных сооружений в исторической застроенной части города, геотехническое обоснование, выбор технологии ограждения котлована, приспособление объекта культурного наследия для современного использования.
Для цитирования: Мангушев Р.А., Осокин А.И., Левинская П.Г. Перспективы устройства подземных паркингов в условиях стесненной застройки исторического центра Санкт-Петербурга // Жилищное строительство. 2019. № 4. С. 3-18. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-4-3-18
R.A. MANGUSHEV, Doctor of Science (Engineering) (ramangushev@yandex.ru), A.I. OSOKIN, Candidate of Science (Engineering) (a.osokin@geostroy.ru), P.G. LEVINSKAYA, Engineer (polinalevi@mail.ru) Saint-Petersburg State University ofArchitecture and Civil Engineering (4, 2-nd Krasnoarmeiskaia Street, Saint-Petersburg, 190005, Russian Federation)
Prospects for the Construction of Underground Parkings under Conditions of Tight Development of the Historic
Center of St. Petersburg
Urban planning, engineering-geological and reconstruction-building conditions, technological possibilities of underground parkings in the historical built-up part of the city on the example of specific objects of the Central Administrative District of St. Petersburg are analyzed. An analytical approach to the assessment of risks and cumulative factors affecting the choice of the shoring excavation technology, construction of an underground structure under the tight conditions is proposed. As the main geotechnical approach, the calculation and numerical simulation of the engineering situation is used with the use of a program complex PLAXIS. On the basis of geotechnical justification the conditions making it possible to provide safety of geotechnical and construction works when constructing one-, two-, or multi-level underground parkings in the yard area of the residential historic buildings are considered. The performed studies show the high economic efficiency of construction of the underground car park when restoring and adapting the object of cultural heritage for the present use in the historical center of Saint-Petersburg.
Keywords: engineering-geological and restoration-construction conditions of site, underground parkings, construction of underground structures in historical built- up parts of the city, geotechnical justification, choice of the shoring excavation technology, adaptation of object of cultural heritage for contemporary exploitation.
For citation: Mangushev R.A., Osokin A.I., Levinskaya P.G. Prospects for the construction of underground parkings under conditions of tight development of the historic center of St. Petersburg. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2019. No. 4, pp. 3-18. DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2019-4-3-18 (In Russian).
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Архитектурная выразительность Санкт-Петербурга создавалась великими архитекторами России и Европы. Многие из зданий исторической части города являются выдающимися творениями зодчих, по сути своей архитектурными шедеврами, не имеющими аналогов ни в Европе, ни в мире. Это требует обеспечения их сохранности и деликатного и безопасного приспособления к современным условиям использования. Бережное отношение к объектам культурного наследия закреплено в Федеральном законе «Об объектах культурного наследия (памятниках истории и культуры) народов Российской Федерации» от 25.06.2002 № 73-Ф3, где определены основные требования по сохранению и возможность приспособления для современного использования таких зданий. Большое количество домов старой застройки, просуществовав более 100 лет, находится на такой стадии, когда активно проявляются накопившиеся за длительный срок эксплуатации здания отказы. Так, например, может происходить разрушение несущих конструкций домов (стен, кровли, фундаментов), декоративных элементов фасадной и интерьерной отделки, проявляются деформации конструкций и здания в целом с образованием трещин (Руководство по комплексному освоению подземного пространства крупных городов. М.: РААСН, 2004).
Кроме того, за длительный период эксплуатации жилых зданий изменились и требования к условиям проживания, что привело к моральному износу жилых зданий старой застройки. Устранение факторов физического и морального износа жилых зданий старой застройки происходит при капитальном ремонте и реконструкции зданий, в случае объектов культурного наследия - это приспособление под современное использование.
Освоение подземного пространства под жилыми домами и дворовых территорий в период конца XIX в. - начала XX в. осуществлялось созданием подвальных помещений, направленных на складское и техническое функционирование с появлением так называемых подвесных дворов, функциональное назначение которых было складирование угля и дров для отопления дома [1-2]. Подвесные дворы представляют собой подземное пространство различной высоты (от 2 до 2,4 м), находящееся под дворовой поверхностью. Как правило, стены и колонны подвесного двора сложены из бутового камня или кирпича, а перекрытия выполнены в виде металлических балок, по которым устроены кирпичные или бетонные своды. Как показывают результаты технического обследования ряда подвесных дворов, все несущие конструкции перекрытий в них находятся в аварийном состоянии и требуют противоаварийного и капитального ремонта.
4| -
Востребованным и оправданным действием по повышению инвестиционной привлекательности и качества жизни горожан, проживающих в центральных районах города, являются подземные парковки, строительство которых, по сути, должно заменить имеющиеся подвесные дворы с созданием зон комфортного пребывания за счет исключения парковок автомобилей во дворах.
Инженерно-геологические условия строительной площадки. В геологическом строении рассматриваемых участков реконструкции с устройством подземной парковки принимают участие характерные для центральной части города напластования. По данным бурения и статического зондирования до глубины 45 м принимают участие современные техногенные образования представленные насыпными грунтами (ИГЭ-1); биогенные отложения (Ь|У), представленные заторфованными грунтами (ИГЭ-2); озерно-морские отложения (1т|У), представленные песками пылеватыми, плотными, с прослоями супесей (ИГЭ-3), супесями пластичными, с прослоями суглинков текучепластичных (ИГЭ-4); верхнечетвертичные отложения озерно-ледникового (1д|||) генезиса, представленные суглинками текучими, с прослоями текучепластичных, ленточными и слоистыми (ИГЭ-5), супесями пластичными (ИГЭ-6); верхнечетвертичные отложения ледникового (д|||) генезиса, представленные супесями пластичными (ИГЭ-7, 8), суглинками полутвердыми, с прослоями тугопластичных (ИГЭ-9); среднечетвертичные отложения озерно-ледникового (1д||) генезиса, представленные супесями пластичными (ИГЭ-10), вендские отложения кот-линского горизонта (У2к1), представленные глинами твердыми (ИГЭ-11).
По составу и физико-механическим свойствам на исследуемом участке выделяется 11 инженерно-геологических элементов (ИГЭ) в соответствии с ГОСТ 25100-95 «Грунты. Классификация» и ГОСТ 20522-96 «Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний».
С поверхности залегают насыпные грунты (ИГЭ-1) (1|У) слежавшиеся: пески разной крупности, перемешанные со строительным мусором, с обломками древесины, бута и кирпичей, влажные и насыщенные водой. Срок отсыпки более 15 лет. Насыпные грунты повсеместно распространены на участке и имеют мощность от 1,8 до 3,8 м.
Под насыпными грунтами залегают биогенные отложения (Ь|У), которые представлены заторфованными грунтами (ИГЭ-2), серовато-черными, насыщенными водой, с мощностью слоя 0,4-1,4 м.
Ниже по глубине залегают озерно-морские отложения (1т|У), представленные песками пылеватыми, плотными и супесями пластичными, с прослоями су-
^^^^^^^^^^^^^ М'2019
Научно-технический и производственный журнал
глинков текучепластичных по консистенции. К озер-но-морским отложениям относятся: пески пылеватые, неоднородные, плотные, серые, с прослоями супесей, насыщенные водой, с примесью органических веществ (ИГЭ-3), которые залегают на глубине 1,84,8 м и имеют распространение по мощности слоя от
1.6 до 3,7 м; супеси пластичные, пылеватые, с прослоями суглинков текучепластичных, легких пылева-тых, тиксотропные, серые, с прослоями песков пыле-ватых, насыщенных водой (ИГЭ-4), залегающие на глубине 5,7-8 м и имеющие мощность от 3,1 до 3,8 м.
Верхнечетвертичные отложения (QIII) представлены озерно-ледниковыми отложениями (lgIII) в виде суглинков текучих и текучепластичных, ленточных и слоистых, супесей пластичных. Залегают повсеместно на участке изысканий под озерно-морскими отложениями (lmIV). Суглинки текучие и текучепла-стичные, ленточные и слоистые, тиксотропные, коричневато-серые, с прослоями песков пылеватых, насыщенных водой (ИГЭ-5), залегают на глубине 9,2-11,2 м и имеют мощность от 2 до 5,9 м.
Ниже по разрезу залегают супеси пластичные, пылеватые, тиксотропные, серые, с прослоями песков пылеватых, насыщенных водой, с единичными включениями гравия и гальки (ИГЭ-6). Они вскрыты на глубине 11,5-17,1 м, толщина слоя указанных грунтов составляет 1,9-3,9 м.
Верхнечетвертичные ледниковые отложения (QIII) распространены на исследуемой территории под верхнечетвертичными озерно-ледниковыми отложениями (lgIII), представлены супесями пластичными и суглинками полутвердыми, с прослоями тугопластичных.
По гранулометрическому составу, физико-механическим свойствам и результатам статического зондирования супеси пластичные разделены на следующие инженерно-геологические элементы: ИГЭ-7 и ИГЭ-8. ИГЭ-7 представляют собой супеси пластичные, песчанистые, серые, с прослоями песков разной крупности, насыщенных водой, с гравием и редкой галькой до 10-15%, они залегают на глубине от 15,3 до 19 м и имеют мощность слоя от 3 до 5,2 м; ИГЭ-8 представлены супесями пластичными, пылеватыми, серыми, с прослоями песков разной крупности, насыщенных водой, с редким гравием и редкой галькой, залегают на глубине от 18,5 до 22 м и соответственно имеют мощность от 2,2 до 2,5 м.
Ниже по глубине залегания расположены суглинки полутвердые, с прослоями тугопластичных, легкие пылеватые, серые, с прослоями супесей пластичных, пылеватых, с прослоями песков пылеватых, насыщенных водой, с гравием и галькой до 5-10% (ИГЭ-9). Кровля указанных суглинков вскрыта на глубинах 21-24,3 м. Указанный слой имеет мощность от
5.7 до 12,7 м.
Среднечетвертичные отложения (QII) в виде озер-но-ледниковых отложений (lgII) представлены супесями пластичными и развиты под верхнечетвертичными ледниковыми (gIII) отложениями, представленными супесями пластичными, серыми, с прослоями песков пылеватых, насыщенных водой, с единичными включениями гравия и гальки (ИГЭ-10), вскрыты на глубинах 32,5-34 м, вскрытая мощность 0,7-2,5 м.
Верхнепротерозойские отложения Вендская система (V) Котлинского горизонта (VJ представлены глинами твердыми. И вскрыты, по данным инженерно-геологических изысканий, под среднечетвер-тичными озерно-ледниковыми отложениями. Они представлены глиной твердой, тяжелой пылеватой, зеленовато-серой, с прослоями песков пылеватых, влажных (ИГЭ-11), вскрыты на глубине 35,1 м, вскрытая мощность составила 9,9 м.
Типичный инженерно-геологический разрез центральной части города и нормативные и расчетные характеристики грунтов основания приведены на рис. 1 и в таблице.
Гидрогеологические условия характеризуются наличием подземных вод, приуроченных к комплексу четвертичных отложений - к современным насыпным (tIV) грунтам, к заторфованным грунтам (bIV), к современным озерно-морским (lmIV) пескам и к прослоям песков в супесях и суглинках озерно-ледникового (lgIII) и ледникового (gIII) генезиса.
Безнапорные подземные воды на участке вскрыты на глубинах 1,8-3,8 м. Питание грунтовых вод осуществляется за счет инфильтрации осадков и подпора воды со стороны рек и каналов, расположенных вблизи исследуемой территории в периоды нагонных явлений. Максимальная многолетняя амплитуда колебания уровня подземных вод составляет 1,5-1,8 м («Материалы отчетов о режиме подземных вод Ленинградского артезианского бассейна за 1987, 1990 гг.»). В неблагоприятные периоды года (периоды дождей и снеготаяния, а также подпорных явлений) максимальные уровни подземных вод можно ожидать на глубине около 1 м.
Особенности устройства фундаментов старых зданий. При строительстве зданий в Санкт-Петербурге в XVIII-XIX вв. и в начале XX в. основными нормативными документами были Строительное уложение Петра Великого (1710 г.), Новое строительное уложение (1820 г.) и Урочное положение Роше-фора (1889 г.).
Строительство города в XVIII в. осуществлялось на территориях современных Центрального, Васи-леостровского, Петроградского и Адмиралтейского районов, инженерно-геологическое условия которых характеризуются значительными напластованиями слабых водонасыщенных пылевато-глинистых грун-
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Геологический разрез
Нормативные и расчетные характеристики грунтов
Н ЯЯУРЯПДЖНР грунтов 15 Й £ ^ § Iй С Птгсгногть ГрУИТ ! г/см' Коэффициент псрвпо- стж е Естг- ствеи- ЗИ ВЛаж-ЕчЮТЬ. Д. е. ЧИСЛО шеэ-стнчно-СТИ 1р Пг ;г_>л теть тегуче-стж ь С» Прочностные хэраггеристаия Модуга дефор- МПа ггс/сы^ Е К о эф фи - иивнг фнио-трз-цин, и'сут К«
Угол внутреннего трежжи, в Сцепление, МШ нтс'сл2
р. Р. Ри Ф. Ф| фи С. с, сп
1 Насыпные грунты. НУ Но - 0.1 МШ (10 кпАэ«2} 1,0
1 Ззторф о важные грунты ьш В качестве основании не регамепэтзотся 5 50 0,05
3 Пески пылеваты е 1 плотные, с прослохии СуПССС2 ЬвПГ 1,99 157 1.99 0,550 шл - - 31 27 31 о.ом 0,06 0,004 0.006 18 180 5,0
2,06 2,04 2,06 нэс.есд 0,04 0,06
4 Супеси пластичные., с прослоив сугдзоюв тежученпастнчных ЬпПГ 1,96 1,94 0,737 0,26 0,07 0.Х7 0,39 и 9 11 С.0П 0,11 0,009 0,» 0.011 0,11 7 70 0,01
5 тя}"чяе в тегуче пластичны е., ленточные и слоистые 1еш 1,85 1.82 1,83 1.007 0,36 0,14 1.01 0,39 5 4 5 0.010 0,10 0,008 0,08 0.010 0,10 5 50 0,01
6 Судесн пластичные 1еШ 2,09 2,07 2,09 0,552 0,20 0,05 0,5В 0Д0 14 12 14 0.011 0,21 0,014 0,14 0.021 0,21 1А 75 0,01
7 Супеси пластичные, с гравием н галькой до 10-15% щП1 2,31 229 2,31 0,314 0,13 0,04 О.М 0,32 24 21 24 С.014 0,14 0,009 0,09 0.014 0,14 12 120 0,01
3 Супеси пластичные, с граниех н галькон по еШ 2,06 2,04 2,06 0,564 0,20 0,05 М4 0,20 21 13 21 С,01В 0,13 0,012 0,12 0,013 0,18 9 90 0,01
9 Суглинки полутвердые. с проспохмн туттт ИЛ'ГНЧНИТ еш 2,11 2$9 2,10 0,551 0,19 0,08 0.24 0,97 19 16 19 0.027 0,17 0,0(23 0,23 0.027 0,27 18 180 0.001
10 Сулеш пластичные № 1,99 157 1,99 0,692 0,25 0,06 0.14 -0,07 21 13 21 0.036 0,36 0,024 0,24 0.036 0,36 9 90 0.01
11 Глины твердые тег 2,11 2,07 2,09 0,522 0,18 0,16 -0,29 <-0,27 15 14 15 0.090 0,90 0,079 0,79 0.090 0,90 22 220 0,001
Научно-технический и производственный журнал
тов, перекрытых с поверхности дельтовыми наносами р. Невы, представленными песчаными разностями с прослоями органических включений - торфов и илов.
До конца XIX в. наиболее распространенной конструкцией фундаментов зданий являлась конструкция из бута (известнякового камня), который укладывали по деревянным бревнам (лежням) из хвойных пород.
Глубина заложения подошвы обследованных фундаментов составила от 1,5 до 5 м в зависимости от грунтовых условий, местоположения здания, наличия подвального помещения и его функционального назначения. Следует отметить ряд закономерностей устройства фундаментов, характерных для построек в период XVIII - начала XX в. Они получены на основе результатов технического обследования 64 зданий, характерных для указанного периода в центральной части Санкт-Петербурга [3]. Так, для фундаментов на естественном основании для каменных зданий с этажностью 2-6 этажей опорным слоем являлись пески разной крупности (56%) и пылевато-глинистые грунты (44%). Фундаменты 82% зданий выполнены из бута, гранитных и известняковых камней, а 18% - из обожженного кирпича. Под фундаментами 22 зданий (34%) обнаружены деревянные лежни, а под 9 домами - деревянные сваи (14%). Ширина подошвы обследуемых зданий изменяется от 0,5 до 2,8 м для фундаментов на песчаном основании и от 0,8 до 2,3 м для пылевато-глинистых грунтов и зависит от этажности здания. Наиболее распространенной является глубина заложения фундаментов от 1,5 до 2 м (44% фундаментов на песчаных основаниях; 53% - на пы-левато-глинистых грунтах) [4-7].
Сопоставление реального усредненного давления p, действующего по подошве фундаментов обследованных зданий, с величинами допускаемых давлений на грунт основания, регламентируемых современными нормами, в частности значением Я, позволило выявить следующие особенности для фундаментов зданий, построенных в центральной части Санкт-Петербурга: в 62% случаев при наличии в основании фундаментов песчаных грунтов давление по подошве фундаментов превышает допускаемое нормативное давление Я, а при наличии пылевато-гли-нистых оснований превышение давления по подошве фундаментов составляет 34%.
Таким образом, для старых зданий Санкт-Петербурга соотношение фактического давления к расчетному сопротивлению грунта, полученному по формуле СП 22.13330.2016 (СНиП 2.02.01-83), имеет запас несущей способности грунтов основания лишь в 24% случаев для песчаных оснований и в 33% - для пылевато-глинистых грунтов, что указывает на нали-
о
0,2-0,4 0,4-0,6 0,6-0,8 0,8-1 1-1,2 1,2-1,5 1,5-2
Пределы отношения p/R
Рис. 2. Процентное распределение p/R для обследованных зданий (данные проф. Р.А. Мангушева): — песок; ■ — глинистый грунт
чие перегруженного основания в соответствии с современными нормами (рис. 2).
Анализ геотехнологии устройства подземных сооружений в условиях плотной исторической застройки. При выполнении работ в стесненных условиях, при высоком уровне подземных вод, а также при необходимости крепления стен котлована по расчету возможно использование крепления стен распорной, закладной крепью, шпунтовыми стенами, конструкцией «стена в грунте», секущимися и касательными буровыми сваями, стенами из закрепленного грунта.
Следует отметить, что технические решения по строительству подземных сооружений открытым способом полезно рассматривать как комплексные, с включением в состав технологии крепления котлована, разработки грунта с последующим возведением собственно конструкций сооружения, а также с комплексными инженерными мероприятиями по защите котлована и подземного сооружения от подземных вод, превентивными мероприятиями по обеспечению сохранности вблизи расположенной существующей застройки. Все разрабатываемые решения должны также обеспечивать выполнением экологических требований по охране окружающей среды.
Обоснование всех принимаемых конструктивно-технологических решений обеспечивается математическим моделированием геотехнической ситуации с использованием программных комплексов PLAXIS, ING+, Sofistik, проектными расчетами напряженно-деформированного состояния ограждающих конструкций и вмещающего массива грунтов вместе с примыкающими к котловану зданиями и сооружениями, с учетом гидрогеологической ситуации и оценкой возможного технологического влияния ведения геотехнических работ на существующую застройку.
На выбор технологии возводимого открытым способом подземного сооружения решающее значение оказывают следующие факторы [1, 2]:
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
- габариты подземного сооружения в плане и по глубине;
- месторасположение подземного сооружения (строительство на свободной территории или в условиях тесной существующей застройки);
- инженерно-геологические и гидрогеологические условия участка строительства;
- необходимость соблюдения экологических требований по охране окружающей среды;
- экономические соображения;
- возможности строительной подрядной организации.
При проектировании подземных сооружений в районах существующей застройки следует выполнять геотехнический прогноз (геотехническое обоснование) влияния строительства на изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива и деформации существующих зданий и сооружений.
Конструкция и технология устройства ограждения при строительстве подземного сооружения открытым способом должны удовлетворять следующим основным требованиям:
- обеспечивать устойчивость стен котлована в процессе и после полной разработки грунта;
- воспринимать нагрузку от сооружения, если ограждение входит в состав конструкции подземного сооружения;
- обеспечивать водонепроницаемость, если невозможно или экономически нецелесообразно водо-понижение;
- должна быть предусмотрена многократная оборачиваемость элементов крепи, если ограждение является временным;
- крепление не должно загромождать котлован, мешать выемке и обратной засыпке грунта и монтажу основных конструкций;
- обеспечивать сокращение материалоемкости, трудоемкости и сроков строительства;
- обеспечивать сохранность эксплуатируемых наземных и подземных объектов, попадающих в зону влияния строящегося подземного сооружения;
- обеспечивать соблюдение экологических требований (соблюдение допустимых норм по шуму, вибрации, защите окружающей среды).
При проектировании ограждений в водонасыщен-ных грунтах глубину заложения конструкций ограждения котлована следует назначать с учетом возможности их заделки в водоупорный слой (с целью обеспечения производства работ по экскавации грунта без водопонижения).
При проектировании ограждений котлованов в грунтах, подверженных морозному пучению, следует предусматривать мероприятия по предотвращению
8| -
проявления или по снижению сил морозного пучения. К таким мероприятиям относятся:
- теплоизоляция подпорной стены;
- понижение влагосодержания в пределах сезон-но промерзающего слоя;
- обработка пучинистого грунта растворами, понижающими температуру его замерзания;
- повышение податливости конструкций подпорной стены для снижения сил морозного пучения.
Конструкция ограждения котлованов, а также основания подземных сооружений рассчитывается по двум группам предельных состояний.
Первая группа предельных состояний предусматривает выполнение следующих расчетов:
- устойчивости положения стены против сдвига, опрокидывания и поворота;
- устойчивости, несущей способности и местной прочности основания;
- прочности элементов конструкций и узлов соединения;
- несущей способности и прочности анкерных элементов;
- устойчивости и прочности распорных элементов;
- фильтрационной устойчивости основания.
Вторая группа предельных состояний предусматривает выполнение расчетов:
- основания, подпорных стен и их конструктивных элементов по деформациям, в том числе с определением горизонтальных смещений;
- железобетонных элементов конструкций стен по раскрытию трещин.
При конструкции ограждения котлованов, устраиваемой по технологии «стена в грунте» с использованием плоского гидравлического грейфера, следует выполнять расчет устойчивости стенок траншеи, заполненной бентонитовым раствором [4].
При определении контактных напряжений и бокового давления грунта на конструкции ограждений котлованов необходимо учитывать:
- внешние нагрузки и воздействия на грунтовый массив, такие как пригрузка от складируемых материалов, нагрузка от строительных механизмов, транспортная нагрузка на проезжей части, нагрузка, передаваемая через фундаменты близрасположен-ных зданий и сооружений и пр.;
- инженерно-геологические и гидрогеологические условия площадки;
- наклон поверхности грунта, неровности рельефа и отклонение границ инженерно-геологических элементов от горизонтали;
- возможность устройства берм и откосов в котловане в процессе производства работ;
- прочностные характеристики на контакте «стена - грунтовый массив»;
^^^^^^^^^^^^^ М'2019
Научно-технический и производственный журнал
- деформационные характеристики подпорной стены, анкерных и распорных элементов;
- порядок и технологию производства работ;
- возможность перебора грунта в процессе экскавации;
- дополнительные давления на подпорные стены, вызванные пучением, набуханием грунтов, а также проведением работ по нагнетанию в грунт растворов, тампонажу и пр.;
- температурные и динамические (вибрационные) воздействия.
Ограждения котлованов могут быть закреплены одним или несколькими ярусами распорок или анкеров. Число ярусов распорных конструкций, технические параметры грунтовых анкеров определяются расчетом в зависимости от высоты конструкции закрепляемой ограждающей стенки и грунтовых условий. Тип анкера должен назначаться исходя из расчетной выдергивающей нагрузки, вида грунтов и условий производства работ.
С 1990-х гг. в инженерной практике стали применяться ограждения котлованов из бурокасательных и буросекущихся свай. Ограждение котлованов из бурокасательных или отдельно стоящих свай выполняют при условии, когда уровень подземных вод находится ниже дна котлована.
Для устройства самих свай применяются различные технологии (рис. 3). Наиболее распространенным способом изготовления свай являются буровые, выполняемые под защитой инвентарной обсадной трубы, с армированием пространственным арматурным каркасом.
В зависимости от особенностей грунтового массива применяют следующие способы бурения скважин для устройства буронабивных свай в слабых грунтах: вращательное бурение с использованием трехшарошечных долот или ковшебура с формированием скважины под защитой бентонитового (глинистого) раствора; вращательное (роторное) бурение с обеспечением устойчивости стенок скважины под защитой обсадных труб - в глинистых грунтах от мягкопластичной до твердой консистенции, песках средней крупности и крупных; иногда при наличии напорных горизонтов подземных вод используют сочетание в виде крепления стенок скважины обсадными трубами, но при этом скважина заполняется бентонитовым раствором для создания противодавления и исключения выноса водонасыщенных грунтов в скважину.
Для исключения деформаций при производстве работ вблизи расположенных эксплуатируемых зданий во избежание возможного излишнего отбора и соответственно разуплотнения грунта в затрубном пространстве вследствие текучего состояния и вы-
Рис. 3. Основные способы, обеспечивающие устройство котлована в слабых грунтах
давливания его внутрь обсадных труб при проходке скважин следует обеспечивать опережающую обсадку трубами забоя скважины (сохранение пробок грунта, величина принимается по расчету и не менее 3-4 м), а при необходимости дополнительно осуществляется пригрузка забоя глинистым раствором или водой.
Буронабивные сваи при создании ограждения котлована изготавливаются в следующей последовательности: вначале изготавливают скважину, в которой, как правило, отсутствует металлический каркас - это так называемые первичные сваи. Такие сваи изготавливаются чередованием через одну по периметру котлована, после чего изготавливаются секущиеся сваи, которые врезаются в бетонные сваи и создают таким образом замкнутую конструкцию ограждения котлована, при этом в скважины вторичных, секущихся свай, выполненных под защитой обсадных труб, устанавливается арматурный каркас и скважину заполняют бетонной смесью через установленные на забой вертикально перемещаемые бетонолитные трубы (метод ВПТ), после чего происходит извлечение инвентарных обсадных труб. Более совершенной и рациональной технологией является использование бурового оборудования по технологии двойного вращения - Double Rotary, когда одновременно используется обсадная труба, непрерывный полый шнек, через отверстия в котором скважина заполняется бетоном в процессе бурения, а каркас погружается в литой бетон при помощи вибровдавливания (рис. 4).
Для устройства ограждений котлованов, как правило, применяют секущиеся сваи диаметром от 0,3 до 1,2 м.
Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 4. Изготовление свай в стесненных услови- Рис. 5. Устройство ограждения Рис. 6. Вдавливание шпунта «Арселор» при
ях во дворе реконструируемого здания консерва- котлована с использованием грун- строительстве подземного паркинга тор-
тории тоцементного массива при стро- гового центра «Красный мост» (Санкт-
ительстве подземного перехода в Петербург) р-не Автово (Санкт-Петербург)
Для обеспечения качественного изготовления конструкции ограждения котлована при устройстве буросекущихся и бурокасательных свай существенным условием является изготовление монолитной форшахты (направляющего шаблона), включающей в себя работы по откопке траншеи на глубину слоя насыпного грунта, установке опалубки, армированию конструкции и ее бетонированию.
Устройство ограждения котлована из буросекущихся и бурокасательных свай имеет ряд преимуществ:
- возможность использования в качестве основания прочных грунтов, залегающих на большой глубине;
- возможность устройства свай разной длины, опирающихся на необходимой отметке при резко пересеченном рельефе кровли прочных грунтов, принятых за основание свай;
- возможность устройства ограждений стен котлованов, когда уровень подземных вод залегает выше уровня дна котлована;
- большая жесткость и прочность, возможность воспринимать вертикальные нагрузки с передачей на одну сваю большого диапазона нагрузок (1000-10000 кН);
- возможность устройства свай большого диаметра (по сравнению с забивными сваями), что значительно улучшает работу свай на горизонтальную нагрузку;
- повышение надежности сооружений за счет уменьшения общих и неравномерных осадок;
- исключение подвижки и деформации грунтового массива и расположенных поблизости зданий за счет повышенной жесткости свай;
- возможность устройства свай без армирования в нижней ее части, где отсутствует передача моментов и горизонтальных сил;
iol —
- низкое технологическое влияние на окружающие здания при наличии специального алмазного инструмента при устройстве секущихся свай;
- отсутствие существенных вибраций и сотрясений в процессе производства работ;
- высокая технологичность, что позволяет сократить потребности в механизмах и транспорте.
В последние десятилетия для крепления стен котлованов используется технология Jet-grouting, или струйная технология. Суть данного способа крепления стенок котлована заключается в перемешивании грунта с закрепляющим раствором при частичном или полном замещении грунта раствором с помощью высоконапорной инъекции.
При последовательном формировании соседних грунтоцементных элементов Jet-технология применяется для устройства вертикальных экранов из грунтоцементных свай, которые работая в составе ограждений котлованов, могут иметь армирование металлическими элементами из труб или двутавровых балок. Конструкция ограждения котлована может выполняться из одного ряда секущихся грунтоцементных свай (например, диаметром 800 мм с шагом 650 мм) или с расположением свай меньшего диаметра в два ряда в шахматном порядке. Для крепления такого ограждения также могут быть применены грунтоце-ментные сваи, наклоненные под углом 30-45° к вертикали. Сваи ограждения и крепления объединяются поверху монолитной железобетонной обвязочной балкой. Для повышения устойчивости стен, выполненных методом струйной цементации, применяют их армирование стальными трубами диаметром 500-600 мм или прокатными балками (h=50-60 мм), располагаемыми с шагом 1,5-2 м вдоль стены (рис. 5).
^^^^^^^^^^^^^ |4'2019
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
строительство
Рис. 7. Изготовление кон- Рис. 8. Распорная конструкция в виде стальных труб Рис. 9. Вдавливание шпунта установкой
струкции «стена в грун- кассетного вдавливания с использованием
те» на Зоологической ул. базовой машины ВА^иТ 655 (Санкт-Петербург)
Шпунтовые ограждения котлованов в условиях плотной городской застройки могут устраиваться из металлических, железобетонных, пластиковых и деревянных элементов, как плоских, так и сложной формы и различного профиля, которые погружаются в грунт вибропогружением или вдавливанием, в том числе и в лидерные скважины (рис. 6-9).
Для глубоких и больших в плане котлованов в инженерной практике широко используется стальной шпунт различного профиля. Наибольшее распространение получили стальные профили и-, Z-, Н- образного поперечного сечения. В некоторых случаях используются шпунтовые сваи сложной формы, тру-бошпунт, в виде полутрубы, а также плоские шпунтовые элементы.
Стальные профили снабжены замковыми захватами по краям, что позволяет фиксировать один элемент относительно другого в вертикальном положении. Важным достоинством стального шпунта является способность воспринимать не только давление грунта, но и при устройстве гидрозамков - гидростатическое давление, являясь одновременно про-тивофильтрационной завесой.
При глубинах котлованов до 6 м устойчивость шпунта может быть обеспечена только за счет заделки в слои грунта ниже дна котлована (консольная стена). При большей глубине котлованов или при установленной расчетом необходимости погружения шпунта до глубины более двух глубин котлованов применяются дополнительное распорное или анкерное крепление шпунтовых стен (рис. 8).
В практике строительства подземных сооружений в европейских странах и Санкт-Петербурге имеется опыт использования металлического шпунта с после-
дующей специальной обработкой в качестве ограждающей конструкции подземного паркинга. Следует, однако, принимать во внимание, что шпунтовая стена относится к гибким видам крепления, поэтому ее целесообразно использовать при отсутствии вблизи бровки котлована значительных нагрузок.
В последнее время авторами активно используется для ограждения котлованов способ «стена в грунте», который является одним из наиболее прогрессивных и универсальных для устройства подземных сооружений, возводимых в открытых котлованах.
В общем случае технология устройства монолитного ограждения по способу «стена в грунте» состоит из следующих технологических этапов:
- разработка траншеи под защитой глинистого раствора;
- установка арматурного каркаса;
- заполнение траншеи бетонным раствором;
- разработка грунта в ядре сооружения с замо-ноличиванием стыков и устройством распорных конструкций;
- устройство днища внутренних конструкций.
Технология изготовления конструкций ограждения котлованов «стена в грунте» позволяет вести строительство:
- в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений;
- при значительной глубине сооружения (до 50 м);
- при больших размерах в плане и сложной форме сооружения;
- при высоком уровне подземных вод.
По грунтовым условиям «стена в грунте» может применяться в любых дисперсных грунтах за исключением:
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 10. Распорная конструкция в виде железобетонных балок на Суворовском пр., 2 в Санкт-Петербурге (технология строительства Semi-Top-Down)
- текучих глинистых грунтов, илов и плывунов;
- при наличии подземных вод с большими скоростями фильтрации.
При производстве работ захватки отделяются друг от друга инвентарными ограничителями, которые представляют собой железобетонные элементы с вмонтированными в них гидрошпонками. После того как экскавация захватки доводится до проектной отметки, в нее погружается пространственный арматурный каркас. Далее в траншею погружается бетонолитная труба, через которую в траншею подается бетонная смесь, вытесняющая на поверхность находящийся в захватке бентонитовый раствор.
Таким образом, бетонирование осуществляется снизу вверх в процессе подъема бетонолитной тру-
Рис. 12. Общий вид автоматизированного паркинга Trevipark
Рис. 11. Устройство глубокого котлована с использованием метода Top-Down при строительстве второй сцены Мариинского театра
бы. После набора необходимой прочности бетона начинается устройство соседней захватки.
По нашему мнению, «стена в грунте» в современных условиях является наиболее универсальной конструкцией, используемой в подземном строительстве для устройства ограждения котлованов и защиты от подземных вод. Оборудование, используемое в Санкт-Петербурге, способно устраивать траншейные стены глубиной до 70 м и шириной от 400 до 1200 мм.
Для обеспечения устойчивости ограждения котлована используются различные удерживающие системы, основными из которых являются подкосы, распорные конструкции, грунтовые анкера, технология откопки котлована «Top-Down» (рис. 10-13).
Подкосы применяются для крепления ограждений широких котлованов. Способ применяется при невозможности устройства грунтовых анкеров, а также для снижения стоимости строительства. По высоте подкосы могут устанавливаться в один или два ряда. Главным недостатком является сложность производства земляных работ вблизи подкосных раскреплений.
Наиболее распространенным в настоящее время способом крепления ограждений котлованов при строительстве открытым способом является устройство временной распорной системы из металлических элементов. В качестве распорных элементов обычно используют стальные трубы или прокатные профили (рис. 8).
В глубоких котлованах распорные системы устанавливаются в несколько ярусов. Отметки установки ярусов распорок выбираются из статического расчета конструкции с учетом удобства их последующе-
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 13. Вид цилиндрического кассетного паркинга фирм TREVI (Италия)
о 0
U-1 -4-
950
О 42000
В О О о чО - а
7200
0
d> -— о 900
Рис. 14. Общая схема размещения автомобилей в автоматизированной парковке при плотной застройке
Рис. 15. Схема расположения парковочных мест
го демонтажа. Для этого распорки располагают несколько выше постоянных перекрытий в подземной части проектируемого сооружения. Шаг установки распорных элементов в плане, как правило, находится в диапазоне от 4 до 8 м. Так как распорки передают на ограждение значительные сосредоточенные нагрузки, устройство металлических или железобетонных распределительных поясов в уровне установки распорок является обязательным.
Строительство подземных и заглубленных сооружений в стесненных городских условиях часто ведется с помощью закрытого или полузакрытого способа устройства котлована по технологии «Top-Down» (сверху вниз), позволяющего минимизировать влияние строительства на природное напряженно-деформированное состояние грунтового массива.
Данный способ предполагает устройство с поверхности земли или с промежуточных отметок в котловане временных или постоянных опор внутри контура сооружения, поддерживающих перекрытия подземной части здания, бетонируемых по грунту и воспринимающих распор от ограждения котлована. Экскавация грунта в котловане производится из-под перекрытий через технологические проемы. Нижележащие перекрытия бетонируются последовательно по мере удаления грунта. В случае применения временных опор, поддерживающих перекрытия, они демонтируются после возведения фундаментной плиты и постоянных колонн или несущих стен, бетонируемых снизу вверх.
В качестве ограждения котлована при строительстве по технологии «Top-Down» обычно используют «стену в грунте», способную воспринять вертикальные нагрузки от веса подземных перекрытий.
Возможны две схемы выполнения работ комбинированным методом. Для первой схемы характерно, что устройство участков дисков перекрытий по пери-
метру осуществляется в процессе поэтапной экскавации котлована.
Вторая схема предполагает сохранение грунтовой призмы по контуру котлована, строительство центральной части сооружения снизу вверх, поэтапную экскавацию грунта в контурной зоне котлована с одновременным объединением центральных фрагментов перекрытий с периметральными, устраиваемыми поэтапно на поверхности грунтовой призмы.
Эти методы строительства являются наиболее щадящими по отношению к близлежащей существующей застройке, обеспечивая минимальные по сравнению с другими способами крепления котлованов осадки существующих зданий и сооружений.
При способе строительства подземных сооружений «сверху вниз» (полузакрытый способ) могут быть использованы три основных технологических приема, определяющих порядок возведения монолитных железобетонных перекрытий и поярусной разработки грунта под их защитой. Так, первый прием базируется на опережающем возведении перекрытий по отношению к поярусной разработке грунта в котловане, при этом бетонирование перекрытий осуществляется безопалубочным методом непосредственно на подготовленном грунтовом основании. Второй прием предполагает опережающую поярусную разработку грунта и последующее возведение перекрытий с помощью инвентарной опалубки, опирающейся на подготовленное грунтовое основание.
Основные системы паркингов для плотной городской застройки. Исходя из анализа мирового опыта для Санкт-Петербурга целесообразно выделить следующие факторы, определяющие востребованность паркингов [2]:
а) социально-экономический - он характеризуется расслоением населения по уровню материального достатка, использованием транспортного средства в
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 16. 3D-модель паркинга во дворе
качестве источника семейного дохода, большим рынком транспортных средств. Проблема размещения и хранения автотранспорта остро назрела и остается острой с начала 1990-х гг.;
б) градостроительный - характеризуется высокой компактностью застройки в городах, малой пропускной способностью улично-дорожной сети, особенно в центральных районах в условиях резко возрастающих потоков движения автотранспорта, острым дефицитом свободных для застройки селитебных территорий, слабо развитой инфраструктурой обслуживания, недостатком мест автостоянок для временного и постоянного хранения в радиусе нормативной доступности;
в) природно-климатический - характеризуется рядом аспектов:
- климатическим, что характеризуется продолжительным холодным периодом года и снегоотложения-ми, снижающими пропускную способность улиц и затрудняющую эксплуатацию открытых стоянок;
- инженерно-геологическим, определяемым активным рельефом, грунтовой неоднородностью, наличием значительной по площади заторфованности территорий, высоким уровнем грунтовых вод.
г) научно-технический, который обусловливается развитием научно-технического процесса в автомобильной промышленности и строительстве. Повышающиеся требования к топливу для легковых автомобилей и их качественное совершенствование, интенсивность использования снижают негативные влияния от транспортных средств;
д) техногенный, что обусловливается быстрыми темпами загрязнения городской среды многочисленными и разнообразными источниками. Загрязнение воздуха (его доля больше 70% в крупных городах), уровень шума, загрязнение почвы и воды - следствие интенсивного использования автомобилей.
Эти факторы делятся на две группы: изменяемые и относительно стабильные. К первой группе относятся социально-экономические, техногенные, на-
учно-технологические; ко второй группе - природно-климатические и градостроительные.
Возведение многоэтажных подземных паркингов оправданно в тех случаях, когда исчерпаны возможности создания наземных автостоянок, при этом освобождающиеся площадки могут быть использованы для улучшения среды пребывания горожан с созданием скверов, парков или рекреаций для отдыха (рис. 14).
Проектирование парковок и паркингов нормативно регулируется СП 113.13330.2016 «Стоянки автомобилей» (рис. 15).
Способ перемещения по вертикали в подземных многоярусных паркингах является определяющей характеристикой, позволяющей провести систематизацию различных типов сооружений. Так, по способу перемещения автомобиля возможна следующая классификация паркингов.
1. Подземные паркинги с рампами (автомобиль перемещается по вертикали собственным ходом).
2. Механизированный и полуавтоматизированный паркинг (автомобиль перемещается как собственным ходом, так и при парковании, по вертикали, с помощью специальных механических или гидравлических приспособлений).
3. Автоматизированный паркинг (автомобиль перемещается с помощью лифта и подающих автоматизированных платформ).
В качестве аналогов применения автомобильных парковок рассмотрим опыт европейских стран. Так, распространение в Европе имеют системы многоуровневых автоматизированных парковок Тгемрагк.
Несомненный интерес и достаточно активное внедрение в России получили автоматизированные пар-ковочные системы Nussbaum, которые являются оптимальным решением для полностью автоматической парковки транспортных средств на 1-м - 4-м уровнях.
На данной площадке при оборудовании полуавтоматизированной парковкой Nussbaum возможно разместить 56 автомобилей в двух уровнях.
Обеспечение безопасности геотехнического строительства в условиях плотной городской застройки. Выявить развитие неблагоприятных тенденций в период производства работ нулевого цикла, возведения сооружения и в первый период его эксплуатации позволяет регулярное инструментальное наблюдение и оперативное управление ходом работ - геотехнический мониторинг (геомониторинг). Цели и задачи геомониторинга определяются программой и оценкой геотехнической сложности условий строительства и объекта. Указанные документы составляются в соответствии с ГОСТ 31937-2011 «Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния».
Научно-технический и производственный журнал
Задачами геомониторинга является регулярное отслеживание поведения строящегося сооружения и окружающих его зданий, а также принятие мер по обеспечению дальнейшего безопасного строительства, вплоть до его остановки. В зависимости от грунтовых и гидрогеологических условий площадки, капитальности и сложности возводимого сооружения, состояния конструкций окружающих зданий, применяемой технологии производства работ нулевого цикла определяется зона действия геомониторинга и намечается программа его проведения.
Основными методами геомониторинга являются:
а) наблюдение за раскрытием трещин в существующих зданиях;
б) наблюдение за вертикальными и горизонтальными деформациями конструкций строящихся и существующих зданий и сооружений;
в) определение изменения напряженного состояния в массиве грунтов и конструкциях наблюдаемых зданий и сооружений;
г) фиксация параметров колебаний конструкций наблюдаемых объектов и возникающих динамических колебаний в грунте;
д) контроль за изменением уровня подземных вод;
е) контроль за качеством выполнения сваебойных работ при устройстве забивных свай и за соблюдением технологического регламента при изготовлении свай в грунте (буронабивных и буроинъекционных);
ж) контроль за качеством выполнения монолитных бетонных и железобетонных конструкций;
з) контроль за качеством выполнения земляных работ (технологии откопки котлована и крепления его стенок, водопонижения, устройства искусственного основания, обратной засыпки и т. п.);
и) технический контроль за состоянием возводимых конструкций.
Проведение геомониторинга может быть разделено на три основных этапа [8-15].
1. Подготовительный период, включающий в себя планирование зоны мониторинга (здания, сооружения и отдельные конструкции, предполагаемые к регулярному наблюдению) и установку оборудования для регулярных инструментальных наблюдений.
2. Рабочий строительный период - период регулярного наблюдения за выделенными объектами мониторинга и корректировка технологических строительных мероприятий.
3. Послестроительный период - продолжение наблюдений за объектами, получившими наиболее опасные деформации строительных конструкций (продолжительность этого периода зависит от состояния конструкций объектов мониторинга и его целей).
Геотехническое обоснование устройства подземных парковок, прилегающих к зданиям ста-
Рис. 17. Строительная ситуация расположения подземной парковки во дворе дома
Рис. 18. Схема при расчете на ПКPLA.XIS
Рис. 19. Результаты расчета деформаций паркинга в ПК PLA.XIS
рой застройки и объектам культурного наследия.
С целью обоснования устройства подземных паркингов в центральной части Санкт-Петербурга были рассмотрены реальные площадки возможного строительства, расположенные в исторической застройке (Литейный пр., 46 и ул. Кирочная, 24).
История д. 46 по Литейному проспекту неразрывно связана с градостроительной историей города - в первой половине XVIII в. на территории дома находилась слобода Преображенского полка, здесь стояли казармы и квартировались солдаты и офицеры полка. В начале XX в. дом был основательно реконструирован. К дому по проекту А.С. Хренова были пристроены монументальные жилые корпуса, между которыми был разбит сад овальной формы.
Для размещения и устройства во дворе подземного паркинга потребуется откопать котлован с габарит-
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 20. Вид модели паркинга во дворе д. 24 по ул. Кирочной
ными размерами в плане 36x42 м. Здание паркинга проектируется с одним подземным этажом с высотой этажа в свету 4,4 м. Толщина нижней плиты пола -1000 мм; толщина пирога инверсионной кровли с учетом плиты покрытия - 2000 мм. Паркинг оборудован двумя эксплуатируемыми лестничными выходами. Въезд и выезд в паркинг и из него осуществляются с помощью пандусов (рис. 16-19).
Конструктивная схема сооружения смешанная. В помещении паркинга устраиваются колонны; лестничные клетки и шахты лифтов имеют стены, которые опираются на плитно-свайный фундамент. Диаметр буронабивных свай - 800 мм, длина свай-колонн -25 м. Ограждение котлована предусматривается в
варианте из буросекущихся буронабивных свай. Диаметр свай принят 880 мм, длина свай 25 м.
Сваи опираются на слой суглинков твердых (ИГЭ-9): модуль деформации Е=18 МПа; угол внутреннего трения ф=19; сцепление c =27 кН/м2.
В расчетах учтено наличие рядом с устраиваемым котлованом зданий существующей застройки. Фундаменты примыкающих зданий превентивно закреплены инъекцией с созданием однородного закрепленного массива грунта до глубины 5 м от уровня подошвы фундамента.
Расчетом моделировалось устройство ограждения котлована в виде устройства СВГ из буросекущихся свай диаметром 880 мм по периметру котлована, имеющего размеры в плане 42x36 м на глубину 25 м. Работы выполняются из пионерного котлована глубиной 1 м.
Глубина откопки котлована принята 7,2 м из условия восстановления зеленых насаждений в садовой части здания с созданием слоя грунта на поверхности паркинга 2 м.
Работы предполагается выполнять по технологии «Top-Down». В конечной фазе расчетов выполнена оценка деформаций от полной построечной нагрузки устраиваемого паркинга. Учитывая глубину откопки котлована, расчетным путем получены максимальные значения изгибающего момента в конструкции ограждения котлована из секущихся буронабивных свай, который составил М|=264,8 кНм. В составе выполненных расчетов проведена проверка на условие отсутствия всплытия конструкций в построечный период и без учета полезной нагрузки.
Следующим примером рассмотрения возможности строительства подземного паркинга во внутрид-воровом пространстве является д. 24 по Кирочной улице. У здания дворовая территория сложной формы: по всей ее площади имеется подвесной двор. Дом построен в 1844 г., и известен как доходный дом Ю.Б. Бака (рис. 20).
Рис. 21. Расчетная схема по двору д. 24 по ул. Кирочной
Рис. 22. Пример численного расчета дополнительных осадок зданий и сооружений вблизи устраиваемого паркинга во дворе д. 24 по ул. Кирочной
Научно-технический и производственный журнал
Рассматривалась возможность устройства в дальнем дворе (№ 1) двухуровневого подземного паркинга с габаритами 6x36 м (глубина котлована 7,5 м), рассчитанного на 20 автомашин.
Как и в первом случае, предполагается ограждение котлована из буронабивных слабосекущихся свай диаметром 800 мм и длиной 25 м, заведенных в плотные протерозойские глины (рис. 21, 22).
Геотехническое обоснование, выполненное с применением ПК PLAXIS, показало, что дополнительная осадка соседних зданий в случае разработки котлована с примением метода «Top-Down» и превентивного усиления фундаментов соседних зданий с использованием буроинъекционных свай или метода струйной цементации не будет превышать 10 мм, т. е. не превысит допустимых значений в соответствии с существующими нормами как по величине допустимой осадки, так и по ее относительной неравномерности.
Затраты на устройство паркинга во дворе № 1 составят порядка 115 млн р. в нынешних ценах. В затраты включены все работы по проектированию, строительству, приобретению и монтажу систем автоматизированного паркинга, работы по переносу сетей, благоустройству, усилению фундаментов зданий, попадающих в зону влияния при строительстве.
Срок строительства с использованием технологии «Top-Down» составит до 12 мес, при этом двор уже через 3 мес может эксплуатироваться с ограничением только в зоне монтажного отверстия для лифта.
Заключение. Проведенный анализ инженерно-грунтовых условий территории в исторической части Санкт-Петербурга, технологических методов строительства подземных паркингов вблизи существующих зданий, позволяет сделать вывод о возможности такого строительства с комплексным подходом по выбору конструкции паркинга, технологических решений, позволяющих обеспечить минимальные возможные деформации существующей застройки. Расчеты с использованием программного комплекса PLAXIS показали возможность устройства и эффективность конструкции «стена в грунте» для ограждения котлована совместно с применением технологии «Top-Down» для откопки котлована. Обязательным условием безопасности такого строительства является выполнение мероприятий превентивного усиления фундаментов, а при необходимости и усиление конструкций жилых зданий, исключающих возникновение ограниченно-работоспособного состояния.
Кроме того, залогом успешного строительства подземных паркингов является технически обоснованная, продуманная и полная программа геотехнического мониторинга и научно-технического сопровождения в течение всего цикла строительства, позволяющих своевременно корректировать строи-
тельные процессы, что, по нашему мнению, позволит
исключить возникновение недопустимых неравномерных деформаций окружающих зданий.
Список литературы
1. Голубев Г.Е. Автомобильные стоянки и гаражи в застройке городов. М.: Стройиздат, 1988. 252 с.
2. Конюхов Д.С. Использование подземного пространства. М.: Архитектура-С, 2004. 296 с.
3. Мангушев Р.А. Анализ устройства фундаментов старых зданий в центре Санкт-Петербурга // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2004. № 5. С. 13-16.
4. Мангушев Р.А., Никифорова Н.С. Технологические осадки зданий и сооружений в зоне влияния подземного строительства. М.: АСВ, 2017.168 с.
5. Мангушев Р.А., Осокин А.И., Сотников С.Н. Геотехника Санкт-Петербурга. Опыт строительства на слабых грунтах. М.: АСВ, 2018. 264 с.
6. Мангушев Р.А., Осокин А.И., Усманов Р.А. Устройство и реконструкция оснований и фундаментов на слабых и структурно-неустойчивых грунтах. СПб.: Лань, 2018. 460 с.
7. Сотников С.Н., Симагин В.Г., Вершинин В.П. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений. М.: Стройиздат, 1986. 96 с.
8. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г. Геотехническое обоснование реконструкции зданий на слабых грунтах. СПб.: Стройиздат Северо-Запад, 2010.551 с.
9. Шулятьев О.А., Мозгачева О.А., Поспехов В.С. Освоение подземного пространства городов. М.: АСВ, 2017. 510 с.
10. Мангушев Р.А., Никифорова Н.С., Конюшков В.В., Осокин А.И. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах. М.: АСВ, 2013. 256 с.
11. Ильичев В.А., Мангушев Р.А., Никифорова Н.С. Опыт освоения подземного пространства российских мегаполисов // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2012. № 2. С. 17-20.
12. Шашкин А.Г., Зенцов В.Н., Улицкий В.М. Развитие подземного пространства мегаполиса // Жилищное строительство. 2018. № 9. С. 30-36.
13. Дашко Р.Э., Горская В.А. Исторический аспект геоэкологических исследований при решении инженерно-геологических проблем освоения и использования подземного пространства мегаполисов (на примере Санкт-Петербурга) // Евразийский союз ученых. 2015. № 6-5 (15). С. 131-136.
14. Дашко Р.Э., Горская В.А. О необходимости изучения микробиологической компоненты в под- 17
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
земном пространстве мегаполисов для решения инженерно-геологических проблем (на примере Санкт-Петербурга) // Научный альманах. 2015. № 9 (11). С. 1100-1105.
15. Шашкин А.Г. Основы расчета подземных сооружений в условиях городской застройки на слабых глинистых грунтах // Жилищное строительство. 2011. № 6. С. 39-46.
References
1. Golubev G.E. Avtomobil'nye stoyanki i garazhi v zas-troike gorodov [Car Parks and Garages into build up area of cities. Moscow: Stroyizdat. 1988. 252 p.
2. Konuhov D.S. Ispol'zovanie podzemnogo prostranst-va [The using underground space]. Moscow: Arhitec-tura-S. 2004. 296 p.
3. Mangushev R.A. The Analysis of the construction the foundations of the old buildings in Center of Saint-Petersburg. Osnovania, fundamenti I mehanika gruntov. 2004. No. 5, pp. 13-16. (In Russian).
4. Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Tekhnologicheskie osadki zdanii i sooruzhenii v zone vliyaniya podzem-nogo stroitel'stva [The technological settlements of buildings and structures on zone of influence underground construction]. Moscow: ASV. 2017.168 p.
5. Mangushev R.A., Osokin A.I., Sotnikov S.N. Geotekh-nika Sankt-Peterburga. Opyt stroitel'stva na slabykh gruntakh [The Geotechnics of Saint-Petersburg. The best practices of construction on the soft soil]. Moscow: ASV. 2018. 264 p.
6. Mangushev R.A., Osokin A.I., Usmanov R.A. Us-troistvo i rekonstruktsiya osnovanii i fundamentov na slabykh i strukturno-neustoichivykh gruntakh [Construction and reconstruction of footings and foundations on soft and structural unstable soil]. Saint Peterburg: Lan'. 2018. 460 p.
7. Sotnikov S.N., Simagin V.G., Vershinin V.P. Proekti-rovanie i vozvedenie funda-mentov vblizi sushchest-vuyushchikh sooruzhenii [Design and Erection of Foundations in Close Vicinity to the Existing Structure]. Moscow: Stroyizdat. 1986. 96 p.
8. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shashkin K.G. Geotekh-nicheskoe soprovozhdenie razvitiya gorodov [Geo-technical maintenance of development of the cities]. Saint Peterburg: Stroyizdat Severo-Zapad. 2010. 551 p.
9. Shuliatiev O.A., Mosgacheva O.A., Pospehov V.S. Osvoenie podzemnogo prostranstva gorodov [The development underground space of cities]. Moscow: ASV. 2017. 510 p.
10. Mangushev R.A., Nikiforova N.S., Konyushkov V.V., Osokin A.I. Proektirovanie i ustroistvo podzemnykh sooruzhenii v otkrytykh kotlovanakh [Designing and
18l -
the device of underground constructions in open ditches]. Moscow: ASV. 2013. 256 p.
11. Ilyichev V.A., Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Experience in the development of the underground space of Russian megacities. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2012. No. 2, pp. 17-20. (In Russian).
12. Shishkin A.G., Zentsov V.N., Ulitsky V.M. Development of underground space of megapolis. Zhilishch-noe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 9, pp. 30-36. (In Russian).
13. Dashko R.E., Gorskaya V.A. The historical aspect of geoecological research in solving engineering and geological problems of the development and use of the underground space of megacities (on the example of St. Petersburg). Evraziiskii soyuz uchenykh. 2015. No. 6-5 (15), pp. 131-136. (In Russian).
14. Dashko R.E., Gorskaya V.A. On the need to study the microbiological component in the underground space of megacities for solving engineering and geological problems (using the example of St. Petersburg). Nauchnyi al'manakh. 2015. No. 9 (11), pp. 11001105. (In Russian).
15. Shashkin A.G. Bases of calculation of underground constructions in the conditions of city building on weak clay soils. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2011. No. 6, pp. 39-46. (In Russian).
_НОВОСТИ
Группа KNAUF завершила реконструкцию производства ООО «Звениговскии завод строительного гипса» (ЗЗСГ, г. Звенигово, Марий Эл), которое приобрела летом 2016 г.
Как сообщили «Интерфаксу» в службе корпоративных коммуникаций группы «Кнауф Восточная Европа и СНГ», завод в Марий Эл уже введен в эксплуатацию после проведения реконструкции, получены необходимые разрешительные документы. Официальное торжественное открытие завода запланировано на июнь 2019 г.
Сумма инвестиций в реконструкцию составит до 380 млн р. - с учетом строительства причала для приемки гипсового камня и инертных материалов на Волге, работы по возведению которого планируется выполнить весной.
Представитель компании сообщил, что до реконструкции на заводе производилось только гипсовое вяжущее (один из основных компонентов для производства сухих гипсовых смесей). После реконструкции проектные мощности завода составляют 65 тыс. т/г гипсового вяжущего (ранее - до 40 тыс. т/г) и 70 тыс. т сухих гипсовых смесей в год. Ассортимент выпускаемой продукции предприятия включает ручные и машинные штукатурки, шпаклевки, грунтовки.
Группа KNAUF - международная компания, с 1993 г. осуществляет инвестиционную деятельность в России и странах СНГ. Является одним из крупнейших в мире производителей строительных отделочных материалов.
По материалам Интерфакс
^^^^^^^^^^^^^ |4'2019
