Устройство возведения многоэтажного подземного сооружения

Полезная модель относится к строительству, в частности к конструктивно-технологическим системам возведения подземных многоэтажных сооружений различного назначения в стесненных и сложных грунтово-геологических условиях методом «сверху вниз», обычно плотной городской застройки, например, подземных многоярусных гаражей в составе жилых или административных комплексов зданий и сооружений.
Известна технология устройства многоэтажного подземного сооружения с одновременной разработкой котлована по патенту на изобретение RU 2136818 С1 [1]. Такое сооружение включает в себя предварительно устроенную, ограждающую сооружение, стену, сваи и, поэтажно опирающиеся на стены и сваи, перекрытия с проемами, через которые ведется разработка грунта и поочередно, в направлении сверху вниз устраивают перекрытия и фундаментную плиту. Причем указанные перекрытия и фундаментную плиту устраивают поочередно непосредственно на подготовленной поверхности грунтового массива, в связи с чем невозможно выполнить их одновременно тонкостенными и достаточно жесткими для восприятия распорных давлений грунта. Следовательно, чтобы обеспечить возможность восприятия такими перекрытиями распорных усилий от бокового давления грунтового массива, необходимо увеличивать их сечение, что ведет к повышению материалоемкости и стоимости всего сооружения.
Дальнейшим развитием представленной технологии стало изобретение вариантов способа возведения многоэтажного подземного сооружения по патенту RU 2220258 С1 [2], выбранного нами в качестве прототипа. Реализуются конструктивно-технологические решения этого способа в устройстве возведения многоэтажного подземного сооружения методом «сверху вниз», включающем расположенные по контуру сооружения стены в грунте, капитальные колонны в скважинах внутри между стенами сооружения и междуэтажные перекрытия с усиливающими поясами. При этом, междуэтажные перекрытия с усиливающими поясами имеют распорные крепления к возведенным стенам посредством сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм. Эта несущая конструкция снабжена наращиваемыми подвесками для поочередной, сверху вниз, фиксации междуэтажных перекрытий, каждое имеющее, по крайней мере, один проем. Через эти проемы производится выемка грунта под ранее подвешенным перекрытием, а также подача материалов (железобетона) для бетонирования нижележащего перекрытия или фундаментной плиты.
Устройство предполагает бетонирование большей части колонн внутри сооружения уже после возведения всех перекрытий и фундаментной плиты, а временное закрепление этих перекрытий осуществлено через подвешивание их всех на сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм. Следовательно, эта конструкция должна быть запроектирована как на восприятие горизонтальных распорных усилий от давления грунта на стены, так и поэтапно возрастающего веса междуэтажных перекрытий, длительное время не имеющих промежуточных опор-колонн. Поэтому пространственная несущая конструкция должна быть массивной и крупногабаритной. Определенные трудности представляет также бетонирование непосредственно на спланированном грунтовом основании монолитных железобетонных перекрытий с усиливающими поясами надлежащего качества.
Технической задачей полезной модели является усовершенствование конструкции устройства возведения многоэтажного подземного сооружения.
Техническим результатом полезной модели является облегчение сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм с одновременным повышением качества устройства междуэтажных перекрытий с усиливающими поясами.
Технический результат достигается тем, что в устройстве возведения многоэтажного подземного сооружения, включающем расположенные по контуру сооружения стены в грунте, капитальные колонны внутри между стенами сооружения, междуэтажные перекрытия, имеющие по крайней мере один проем, с усиливающими поясами и распорным креплением к возведенным стенам посредством сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм, наращиваемые подвески междуэтажных перекрытий, согласно полезной модели, сквозная инвентарная пространственная несущая конструкция из раскосных ферм содержит опалубку и выполнена с возможностью вертикального перемещения при помощи подъемных механизмов, установленных на капитальных колонах.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками полезной модели, является наличие в устройстве возведения многоэтажного подземного сооружения расположенных по контуру сооружения стен в грунте, капитальных колонн внутри между стенами сооружения, междуэтажных перекрытий, имеющих по крайней мере один проем, с усиливающими поясами и распорным креплением к возведенным стенам посредством сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм, наращиваемых подвесок междуэтажных перекрытий.
Отличительными признаками является то, что сквозная инвентарная пространственная несущая конструкция из раскосных ферм содержит опалубку и выполнена с возможностью вертикального перемещения при помощи подъемных механизмов, установленных на капитальных колонах.
Между совокупностью существенных признаков полезной модели и достигаемым техническим результатом существует следующая причинно-следственная связь. Бетонирование междуэтажных перекрытий в предварительно собранной опалубке способствует повышению их качества, потому что только в опалубке можно с требуемой точностью обеспечить проектные размеры бетонируемых конструкций, особенно, когда конструкция имеет усиливающие пояса. Выполнение инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм с возможностью вертикального перемещения при помощи подъемных механизмов, установленных на капитальных колонах, дает возможность в разы уменьшить пролеты инвентарной несущей конструкции, что и позволяет запроектировать ее более легкой, причем воспринимающей только собственный вес с опалубкой и меньшую часть распорных усилий грунтового массива.
Сущность полезной модели поясняется графическими материалами, где на Фиг. 1 схематически показано устройство возведения многоэтажного подземного сооружения в момент бетонирования междуэтажного перекрытия подземной части здания, на Фиг. 2 - то же устройство на стадии разработки грунта под этим перекрытием, на Фиг. 3 - то же устройство в процессе бетонирования промежуточного междуэтажного перекрытия подземной части объекта, а на Фиг. 4 представлен завершающий этап возведения многоэтажного подземного сооружения, когда демонтированы все инвентарные элементы с механизмами опускания и производится бетонирование фундаментной плиты-ростверка на дне.
Устройство возведения многоэтажного подземного сооружения состоит из расположенных преимущественно по контуру сооружения стен 1 в грунте 2 и капитальных колонн 3 в скважинах 4 внутри между стенами 1 сооружения. Горизонтальную распорно-несущую часть системы составляют междуэтажные перекрытия 5 с усиливающими поясами 6, выполненными, например, в виде ребер на нижней поверхности плит междуэтажных перекрытий 5, забетонированными в опалубке 7. Опалубка 7 размещена на сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм 8. Эта конструкция 8 смонтирована враспор между стенами 1 и подвешена на наращиваемых подвесках 9 подъемных механизмов 10. Подъемные механизмы 10, обеспечивающие возможность вертикального перемещения сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм 8 выполнены, например, в виде гидравлических или реечных домкратов, смонтированы и опираются на верхние части капитальных колонн 3. Междуэтажные перекрытия 5 имеют, по крайней мере, один проем 11 для выемки грунта 2 под ранее устроенным междуэтажным перекрытием 5, а также подачи материалов (железобетона) для бетонирования нижележащего перекрытия 5 или фундаментной плиты 12.
Технологический процесс устройства возведения многоэтажного подземного сооружения осуществляется нижеследующим образом. Сначала по контуру будущего сооружения устраивают стены 1 в грунтовом массиве 2, а внутри этого контура возводят капитальные сваи-колонны 3 в скважинах 4. Затем, на спланированном грунтовом основании, между стенами 1 и капитальными колоннами 3, собирают сквозную инвентарную пространственную несущую конструкцию из раскосных ферм 8 с опалубкой 7. В неподвижном состоянии фермы 8 расклинивают между стенами 1 и капитальными колоннами 3 для восприятия распора грунта 2, расположенного снаружи стен 1. В верхней части колонн 3 монтируют подъемные механизмы 10 для будущих сначала подъема, а затем и опускания сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм 8 с опалубкой 7 при помощи наращиваемых подвесок 9. Далее производят бетонирование самого верхнего междуэтажного перекрытия 5 с усиливающими поясами 6 и проемами 11. После набора прочности бетоном верхнего междуэтажного перекрытия 5, производят его распалубку путем опускания опалубки 7 на нижележащий уровень, как показано на Фиг. 1. Там же изображен процесс бетонирования междуэтажного перекрытия 5 будущей подземной части сооружения. После чего производят разработку и выемку грунта 2 под забетонированным междуэтажным перекрытием 5, как представлено на Фиг. 2. После набора прочности бетона междуэтажное перекрытие 5 с усиливающими поясами 6 может полностью воспринимать распорные усилия от грунта 2, в связи с чем, сквозную инвентарную пространственную несущую конструкцию из раскосных ферм 8 с опалубкой 7, можно освободить от этих функций и, при помощи подъемных механизмов 10 и наращиваемых подвесок 9, опускать на подготовленный нижерасположенный уровень для бетонирования следующего междуэтажного перекрытия 5, как показано на Фиг. 3. Далее процесс повторяется при бетонировании всех предусмотренных проектом междуэтажных перекрытий 5. После разработки и выемки грунта под последним из них, инвентарную пространственную несущую конструкцию из раскосных ферм 8 с опалубкой 7 и подъемными механизмами 10 демонтируют, производят планировку грунта основания, устраивают гидроизоляцию и бетонируют фундаментную плиту-ростверк 12.
Таким образом, предложенное устройство для возведения многоэтажного подземного сооружения позволяет получить технический результат - облегчение сквозной инвентарной пространственной несущей конструкции из раскосных ферм с одновременным повышением качества устройства междуэтажных перекрытий с усиливающими поясами. Кроме того, увеличение количества подземных этажей ведет не к удорожанию, а к сокращению удельных расходов на создание многоэтажного подземного пространства крупных городов.