Реализация нестандартных конструктивных решений в высотном строительстве на основе использования современных буровых технологий

УДК 624.15

РЕАЛИЗАЦИЯ НЕСТАНДАРТНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ РЕШЕНИЙ В ВЫСОТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НА ОСНОВЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫХ БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

Мариничев Максим Борисович к. т. н., доцент

Маршалка Андрей Юрьевич аспирант

Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия

В статье продемонстрированы методы повышения технико-экономических показателей высотных зданий при строительстве в стесненных условиях. Предложенные и реализованные конструктивные решения позволили добиться высокой эффективности при использовании участка строительства с ограниченными размерами. Продемонстрированы преимущества технологии CFA

Ключевые слова: ПОВЫШЕНИЕ ТЕХНИКОЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ, ВЫСОТНОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО, КОНСОЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ, СТРОИТЕЛЬСТВО НА ПОЙМЕННЫХ УЧАСТКАХ

UDC 624.15

APPLICATION OF UNUSUAL DESIGN IN HIGH-RISE CONSTRUCTION BY USING MODERN BORING TECHNOLOGIES

Marinichev Maxim Borisovich Cand. Tech. Sci., associate professor

Marshalka Andrey Uryevich post-graduate student

Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russia

The paper describes methods to increase the economic and technical aspects of high-rise projects located on sites with week subsoil conditions and low-sized site plan. Proposed and applied construction elements let us achieve high efficiency for realized project situated on a site with limited square. Advantages of CFA technology have been shown

Keywords: INCREASE OF TECHNICAL AND ECONOMIC INDEXES, HIGH-RISE BUILDING, CONSOLE CONSTRUCTION, BUILDING ON FLOODPLAIN TERRACE

Введение

Спрос на земельные участки в городах растет с каждым годом. Осваиваются территории, ранее считавшиеся неблагоприятными для строительства. При этом архитекторы и инженеры всегда стоят перед вопросом увеличения технико-экономических показателей объекта строительства.

Черноморское побережье обладает прекрасными местами для развития курортной инфраструктуры. Предстоящая Олимпиада 2014 года в г.Сочи привлекает крупные инвестиционные потоки. Значимость техникоэкономических показателей становится весьма актуальной в плотной городской застройке. Увеличение площади этажа конструктивными методами позволяет добиться высоких технико-экономических показателей.

Геологические условия

Строительство зданий и сооружений в пойменных отложениях всегда сопровождается целым рядом геотехнических вопросов. Зачастую пойменные грунты обладают невысокими значениями деформационных и прочностных характеристик. В большинстве случаев в таких грунтах выявляют долю органических включений, что приводит к необходимости дополнительного учета специфических свойств в геотехнических расчетах.

17-ти этажное жилое здание по ул. Чайковского в г. Сочи расположено именно на таком участке - в пойме реки Сочи.

Грунтовый массив сложен из инженерно-геологических слоев, характеристики которых представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Состав и мощность грунтового массива

№ п/п Полное наименование грунтов Мощность; м

1 2 3

1 Насыпные природные перемещенные слежавшиеся грунты: глина, гравийно-галечниковый грунт, с поверхности перекрытый асфальтом, бетоном, слежавшийся 1,6

2 Дисперсные несвязные природные аллювиальные галечниковые грунты из осадочных и метамофических пород-галька с примесью песчано-глинистого материала 7,0

3 Дисперсные связные природные осадочные суглинистые грунты 1,3

4 Элювиальные осадочные щебенистые отложения - аргилит очень низкой прочности, слоистый, рыхлый, выветрелый, слабоводопроницаемый 1,2

5 Полускальные осадочные отложения сочинской свиты олигоцена -аргиллит пониженной прочности, слоистый, плотный, размягчаемый, слабоводопроницаемый -

Технические решения

Свайно-плитные фундаменты при проектировании высотных зданий на сжимаемых грунтах сегодня являются наиболее рациональным решением, что подтверждено многочисленными натурными наблюдениями и численными методами [3, 4].

Примененный в проекте способ изготовления свай по методу CFA имеет ряд значительных преимуществ, благодаря которым сваи CFA находят все более широкое применение при устройстве свайных фундаментов в различных грунтовых условиях. В разряд таких преимуществ можно отнести следующее:

1) низкий уровень шума и отсутствие динамических воздействий на рядом стоящие здания, что позволяет вести строительство в условиях плотной городской застройки;

2) возможность применения свай данного типа в широком диапазоне грунтов (от неустойчивых водонасыщенных до полускальных грунтов с включениями скальных прослоек);

3) повышенная несущая способность за счет частичного уплотнения грунта при забуривании, а также за счет бетонирования под избыточным давлением;

4) высокое качество работ обеспечивается применением бортовой системы контроля параметров технологического процесса, которая позволяет отслеживать процессы бурения и бетонирования свай. При этом все параметры остаются в памяти компьютера, что обеспечивает возможность контроля качества и после завершения работ (на каждую сваю распечатывается паспорт);

5) очень высокая производительность - как показала практика, при правильной организации работ и 500 п. м. в сутки для одной установки не предел, а это в разы превышает возможности другой буровой техники, в частности оборудованной обсадным столом и штангой Келли;

6) отсутствует необходимость применения бентонитового раствора для крепления стенок скважины.

Вместе с тем необходимо отметить, что высокое качество и скорость работ возможны только при наличии достаточной квалификации у всех работников и грамотной организации процесса [2].

В качестве исходных данных для проектирования здания нам досталось существующее свайное поле под ранее предполагавшийся на этом участке проект 12-ти этажного жилого дома с каркасной схемой, а также очень стесненные условия для посадки нового здания.

ГРАНИЦЫ УЧАСТКА СТРОИТЕЛЬСТВА

Ф - ИСХОДНАЯ СВАЯ • - ДОБАВЛЕННАЯ СВАЯ

Консольные стены

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ

А - АНКЕРНАЯ СВАЯ Ш - ИСПЫТЫВАЕМАЯ СВАЯ

© ©

КОНТУРЫ Ж/Б СТЕН

ГРАНИЦЫ УЧАСТКА СТРОИТЕЛЬСТВА

ЕРАНИЦЫ УЧАСТКА СТРОИТЕЛЬСТВА

Консольные стены

Рисунок 1 - Исходная (а) и окончательная (б) схема свайного фундамента с использованием свай, выполненных по технологии CFA.

Наиболее сложная задача заключалась в рассмотрении возможности вовлечения уже выполненных свай в работу нового свайного фундамента. Технические решения нового проекта предусматривали

другую конструктивную схему, этажность, высотность, нагрузки. Каждая выполненная свая рассматривалась индивидуально. После рассмотрения всего поля были назначены испытываемые и анкерные сваи из числа выполненных, которые были включены в специально разработанную программу испытаний статическими и динамическими нагрузками (рис.2).

Р, тс

0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360 390

0 С

10 15 20 ос 2 30 " 35

Рисунок 2 - Г рафик «Осадка - нагрузка» по результатам статических испытаний.

Планировочные сложности были вызваны тем, что контуры типового этажа оказались значительно более развитыми в плане, чем пятно застройки. Эта задача была технически решена за счет устройства консольных поперечных стен, имевших консольный вылет до 3,5 метров, начиная со 2-го этажа здания. Такое распределение масс по высоте вызвало развитие больших усилий в сваях крайних рядов, и как следствие высокий процент армирования в сваях для восприятия горизонтальных и вертикальных усилий. Благодаря проведенным расчетам удалось определить расстановку дополнительных свай, обеспечивающих совместную работу реализованного свайно-плитного фундамента с надземными конструкциями.

Рисунок 3 - Мировой опыт применения консольных конструкций при высотном строительстве в стесненных условиях

Рисунок 4 - Конечноэлементная схема здания по ул. Чайковского в г. Сочи

Рисунок 5 - Общий вид здания на период окончания возведения несущих конструкций

Вывод

В мировой практике строительства известно множество зданий с применением консольных решений. Размеры строительной площадки в отдельных случаях имеют стесненные условия для полноценного проекта. Примененные нами технические решения позволили реализовать архитектурный замысел на практически непригодном для этого участке. Полученные дополнительные площади позволили добиться высоких технико-экономических показателей, а примененная технология изготовления свайных фундаментов по методу CFA позволила обеспечить необходимую несущую способность свайно-плитного фундамента, расположенного в слабых грунтах.

Список литературы

1. СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов. -М.: Госстрой России, 2004.

2. СТО Рекомендации по применению свай CFA - М.: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, 2008.

3. Marinichev M.B., Shadunts K.Sh. Research of the methods to reduce the lateral forces in CPRF of the high-rise buildings in seismic regions with a risk of landslides // Proceedings of the International conference on deep foundations - CPRF and energy piles, Frankfurt am Main, Germany, 2009.

4. Marinichev M.B. Design of pile-raft foundations of high-stored buildings in seismic regions // XVII European Young Geotechnical Engineers Conference, Ancona, Italy, 2007

5. СНКК 22-301-2000 Строительство в сейсмических районах Краснодарского края. - Краснодар: департамент по строительству и архитектуре Краснодарского края, 2001.