Метод TOP DOWN в строительстве
Необходимость возведения зданий в условиях плотной застройки и примыкающих к строительному объекту коммуникаций, стала причиной появления новых технологий. Ещё одним поводом рождения новых технологий стали современные требования к офисным и жилым зданиям. В их проектах предусмотрено наличие подземных парковок, выполненных в нескольких уровнях. В некоторых зданиях их глубина доходит до 36 метров.
Сегодня разработаны строительные технологии, благодаря которым у строителей имеется возможность возведение подземных объектов в сложнейших условиях. Уже построено достаточно большое количество зданий в ограниченном пространстве центральной части городов, подземная часть которых расположена на большой глубине.
Традиционные методы подземного строительства
Если строительство ведётся на открытом пространстве, то особых проблем не возникает. В этом случае, даже при необходимости устройства глубокого котлована, его выполняют открытым способом. При использовании такого способа часто отказываются от укрепления откосов, выполняя их с уклоном около 30°.
Сложности возникают лишь при наличии в районе строительства подземных вод. Тогда приходится использовать специальное оборудование для водопонижения, что увеличивает как время строительства, так и его стоимость. Гораздо чаще при открытом метоле разработки котлованов используют укрепление откосов с помощью шпунтовых свай.
Иногда сваи заменяют старыми трубами, установленными в заранее подготовленные скважины. Для лучшего закрепления грунта между ними монтируют стальные листы или доски. Выполненное ограждение усиливают распорками, изготовленными из труб небольшого диаметра, бывших в употреблении.
После достижения проектной глубины в котловане заливается фундамент, проводятся гидроизоляционные работы. Данный способ давно используется при создании подземных сооружений различных видов, но он не считается особо надёжным. У ограждающей конструкции отсутствует достаточный запас прочности, поэтому при его применении в неустойчивых грунтах возможно возникновение её деформации. Не рекомендуется использование данной технологии и при глубине котлована более 10 метров.
Современная технология подземного строительства «top-down»
Относительно недавно разработанный метод подземного строительства, представленный под названием «top-down», означающим проходку котлована сверху вниз. При использовании данного метода предусмотрена поярусная разработка грунта. Такой способ строительства подземных сооружений позволяет вести работу на ограниченном пространстве, что чрезвычайно важно при «точечной» застройке.
При строительстве подземных сооружений методом «top-down», должны максимально точно соблюдаться технологические нормы. Особое значение уделяется качеству конструкций и материалов, используемых при строительстве, ввиду возможного их контакта с залегающими в месте строительства грунтовыми водами.
Особенности технологии «top-down»
Начинается строительство подземной части сооружения с возведения по его периметру «стены в грунте». Она может быть выполнена в виде монолита, или же быть сборно-монолитной. Конструкция выполняется из бетона, имеющего высокую водонепроницаемость. Начальный этап работы может выполняться двумя способами:
В монолите оставляют технологические отверстия, через которые после полного застывания бетона из-под него удаляется грунт. Данный этап работы выполняется механизированным способом. Грунт направляется к технологическому отверстию, а затем эскаватором-грейфером поднимается наверх.
После достижения котлованом необходимой глубины стены вновь укрепляются, и заливается следующее перекрытие. При необходимости цикл работ повторяется. Уникальная технология даёт возможность проводить подземные строительные работы на минимальной рабочей площади, что чрезвычайно важно в современных мегаполисах.
Особым преимуществом технологии «top-down», является возможность одновременно с выполнением подземных работ выполнять возведение основной, наземной части здания. Проведённые исследования зданий, уже построенных данным методом, утверждают, что влияние строительства на постройки, находящиеся рядом, минимальное.
Метод «top-down» является усовершенствованным вариантом технологии «up-down», чаще всего используемой в транспортном строительстве. Эта технология не предусматривает продолжения в виде наземного сооружения. Поэтому её обычно используют при строительстве подземных парковок, возводящихся при сохранении движения автотранспорта.
В ходе проведения строительных работ при устройстве плит перекрытия используются временные опорные конструкции. После возведения проектных стен и колонн и соединения их с перекрытиями, временные конструкции удаляются. Этот этап в технологии «up-down» особенно важен, так как нагрузка от верхних строений без ущерба для их прочности должна быть перенесена с временных на постоянные опорные конструкции.
В современных городах использование новейших технологий производства подземных работ часто является единственным способом возведения новых объектов. Плотность застройки не даёт возможности строительства традиционными способами. Это и является фактором, определяющим выбор прогрессивных методов, использование которых позволяет расширить городское пространство. Территория города используется более эффективно за счёт появления подземных уровней.
Полузакрытый способ строительства глубоких котлованов
Роль распорных конструкций в данной технологии выполняют перекрытия, а также возможно устройство плиты «jet-grouting» по дну котлована.
Различают два основных метода строительства:
Возведение по методу «top-down» (сверху-вниз) осуществляется по следующим основным этапам:
Рис. 1. Технологии строительства «top-down»: 1 – ограждение котлована, 2 – временная опора, 3 — перекрытия
Возведение по методу «up-down» (вверх-вниз) осуществляется для подземной части здания или сооружения, как и в технологии «top-down» (сверху — вниз), но разработка грунта ведется с одновременным возведением надземной части здания или сооружения на постоянных опорах и в необходимых случаях на дополнительных временных опорах.
Рис. 2. Технологии строительства «up-down»: 1 – ограждение котлована, 2 – временная опора, 3 — перекрытия
Ограждения котлована выполняют чаще всего по способу «стена в грунте», но также возможно применение шпунтового ограждения. Устройство ограждения осуществляют обычными методами по соответствующим технологиям для данных видов ограждений.
Разработка грунта и устройство перекрытий ведется с использованием трех основных методов:
Опережающее возведение перекрытий с последующей разработкой грунта состоит из следующих основных этапов:
Опережающая разработка грунта с последующим устройством перекрытий состоит из следующих основных этапов:
Опережающее возведение перекрытий с последующей поярусной разработкой грунта в котловане имеет большую трудоемкость, но позволяет уменьшить горизонтальные усилия на ограждение при строительстве, что приводит к экономии материала ограждения котлована. В свою очередь опережающая разработка грунта с последующим устройством перекрытий менее трудоемка, но при этом возникают большие горизонтальные усилия в ограждении. Поэтому при строительстве можно комбинировать эти методы (на основании технико-экономического сравнения): верхние перекрытия устраивают по второму методу (с опережающей разработкой грунта), а нижние по первому (с опережающим возведением перекрытий).
Основные достоинства полузакрытого способа строительства:
Список использованной литературы:
Башни, которые росли с неба. Как по всему миру здания строились сверху вниз
В абсолютном большинстве случаев здания, высотные и не очень, рождаются традиционным с начала времен способом. В котловане сооружается фундамент, на который затем устанавливаются этажи с первого до последнего, один за другим, до самой крыши. Но иногда картина получается куда более фантасмагоричной. Представьте себе, что стройка может вестись и практически в обратной последовательности. Снимки домов, у которых готовы лишь верхние уровни, но отсутствуют нижние, отчего башни кажутся подвешенными к небу, удивляют. Тем не менее ничего фантастического в такой практике нет, и в основе ее лежит строгая логика. Onliner.by рассказывает, как (и самое главное — зачем) по всему миру здания строились сверху вниз.
У этих двух башен-близнецов, расположившихся в центре Мадрида, на площади имени Христофора Колумба, сформировалась настолько одиозная репутация, что теперь пейзаж испанской столицы невозможно представить без них. За оригинальное завершение небоскребы, официально также носящие имя первооткрывателя Америки, получили народное прозвище «Вилка» (та, что вставляется в розетку), но в остальном это довольно типичный продукт послевоенной модернистской архитектуры, к тому же не без южноевропейского кича с богатым золотистым остеклением. Куда любопытнее экстерьера, так раздражающего одних, но ставшего столь привычным для большинства других мадридцев, технология, с помощью которой этот деловой комплекс появился на свет. Обычным образом, из монолитного железобетона, снизу вверх были возведены лишь ядра-сердечники обеих башен, в которых впоследствии разместились лифтовые шахты и лестницы, а вот дальше начались не слишком типичные эксперименты.
Сначала на уровне земли были сооружены лишь верхние, 23-е этажи каждого из небоскребов. Затем их подняли на необходимую высоту, после чего с помощью системы стальных тросов подвесили к монолитному ядру. Потом настала очередь предпоследнего этажа, далее процесс повторили нужное количество раз до тех пор, пока здания не были закончены полностью. Для стороннего наблюдателя все это выглядело по меньшей мере странно: в разгар работ башни выглядели, как и положено, недостроенными, но недостроенными с другой (!) стороны, словно возводили их условные легендарные антиподы, перевернув процесс с ног на голову.
Как ни удивительно, чем-то уникальным мадридские «Башни Колумба» не были. Редким — возможно, но не уникальным. Примерно в тот же период, во второй половине 1960-х — первой половине 1970-х годов, в странах разного достатка и даже с противоположными моделями политического и социально-экономического развития с похожей технологией вовсю экспериментировали, ведь при определенных обстоятельствах переворот традиционного процесса с ног на голову был выгоден, а иногда и единственно возможен.
В послевоенные годы во многих европейских странах — как представляющих соцлагерь, так и вполне капиталистических — началось активное возведение новостроек в пределах исторических центров городов. В ряде случаев площадка, где сооружалось здание, находилась в крайне стесненных условиях, делавших невозможным (или существенно удорожавшим) применение башенных кранов. Выходом могло стать использование кранов меньшей грузоподъемности, устанавливавшихся прямо на крышу будущего объекта (или его бетонное ядро, как в случае с «Башнями Колумба»). При этом такие краны не давали возможность обеспечить строительство традиционным способом, но на выручку приходил метод top down («сверху вниз»). В таких случаях сначала на уровне первого этажа делалась крыша будущего дома, затем с помощью гидравлических домкратов она постепенно поднималась в проектное положение, где закреплялась (с помощью тросов, кабелей, штифтов) на ядре-сердечнике. Далее таким же способом (на уровне земли) формировался и поднимался верхний этаж и так далее. Схема позволяла вести работы на небольших участках, без необходимости организовывать полноценные строительные работы на высоте. Даже с учетом применения сложного в обслуживании подъемного оборудования в некоторых ситуациях это снижало общую стоимость работ.
Схема top down достаточно широко применялась и при строительстве паркингов (преимущественно подземных), но эффектнее всего, безусловно, выглядела при сооружении высотных административных и жилых зданий. Ее использование в разных странах мира лишь подтверждало универсальную работоспособность принципа. Например, в 1968 году (почти одновременно с мадридскими «Башнями Колумба») в южноафриканском Йоханнесбурге началось возведение новой штаб-квартиры местного Standard Bank. Проект разработал немецкий архитектор Хельмут Хенрих, но суть оставалась той же. 160-метровое здание было фактически собрано на земле, а затем все 27 офисных и 7 технических уровней и даже 5 этажей стилобата были в обратной последовательности установлены на свои проектные места. Все они были фактически подвешены друг к другу и к бетонной сердцевине в центре с помощью сложной системы креплений.
Банковская башня в Йоханнесбурге ко всему прочему продемонстрировала и впечатляющую скорость, с которой был осуществлен монтаж всего объекта. Первый этаж был установлен в проектное положение в июле 1968 года, а последний — уже в мае 1969-го. Фактически сборка высотки заняла всего десять месяцев.