Как показали сравнительные вариантные геомеханические расчеты, замена фундаментной плиты и буронабивных свай вдоль здания НИИАС на свайно-плитный фундамент с буровыми колоннами по всей подземной части и глубокими панелями или захватками ограждающих траншейных стен под надземной частью здания – единственный способ минимизировать влияние строительства на поврежденные близлежащие здания и закончить строительство успешно.

В предшествующем проекте фундаментная плита опиралась на толщу сильнодеформируемых Волжских глинистых отложений, а буронабивные сваи вдоль здания НИИАС заглублялись в толщу деформируемых Оксфордских глин, не доходя всего 2 м до кровли Перхуровских известняков. Жесткости 22 буронабивных свай, служивших для поддержания временной металлической распорной крепи и заглубленных в толщу тех же Оксфордских глин, было недостаточно, чтобы учитывать их совместную работу с фундаментной плитой.

Только заглубление буровых колонн в кровлю Перхуровских известняков и отдельных панелей или захваток траншейных стен под надземной частью бизнес-центра до кровли этих же известняков позволяло свести к минимуму осадки фундаментов сохраняемых зданий или снизить их более, чем в 5 раз.

Тем не менее, учитывая близкое расположение сохраняемых зданий, без предварительного усиления их фундаментов возводить подземную часть бизнес-центра было нельзя – даже передача нагрузок от строящегося здания на Перхуровские известняки не исключала осадки фундаментов близлежащих зданий, превышающие по величине нормируемые предельно допустимые. Ведь горизонтальные смещения окружающего грунтового массива во время поярусной разработки грунта в котловане неизбежно влекут за собой также вертикальные смещения и в результате осадки фундаментов близлежащих зданий.

Поскольку расстояние в свету между траншейной стеной ограждения котлована и стеной жилого дома составляло ~86 см, а стеной здания НИИАС и траншейной стеной – 190-260 см, возведение глубоких траншейных стен с разработкой мощной толщи рыхлых водонасыщенных песков без предварительного устройства защитных экранов было крайне рискованным.

Оценив степень повреждений жилого дома № 3 и административного здания № 7 (НИИАС) по ул. Викторенко, также после рассмотрения различных предлагаемых вариантов усиления их фундаментов по результатам полевых испытаний на стройплощадке по нашей рекомендации Заказчиком и Генеральным подрядчиком – ОАО “МОСИНЖСТРОЙ” было принято предложение ЗАО “ИнжПроектСтрой” использовать для усиления фундаментов технологию “MiniJet”.
Разработанный в последствии нами проект предусматривал:

• первоочередное выполнение усиления фундаментов поврежденных зданий двумя рядами чередующихся наклонных (3,5°-4° к вертикали) и вертикальных грунтоцементных свай Ø30 см, глубиной 15-15,7 м ниже подошв фундаментов и шагом 60 см, армируемых теряемыми буровыми штангами (технология “MiniJet”);
• последующее устройство прижимных монолитных железобетонных ростверков с закладными металлическими трубами Ø114х3 мм и шагом 60 см;
• устройство защитных экранов из секущихся вертикальных грунтоцементных свай Ø70 см с шагом 60 см, выполняемых по технологии “jet-grouting” через закладные трубы в прижимных ростверках на глубину 17,1-17,8 м ниже их подошв.

С целью минимизации технологических осадок производство работ велось параллельно и челночным образом для двух зданий по разработанному нами жесткому технологическому регламенту и при ежедневном мониторинге за осадками укрепляемых зданий.

Первое в России использование технологии “MiniJet” на этом объекте оказалось успешным и приращение дополнительных технологических осадок за весь период работ по укреплению фундаментов не превысило 3 мм.

Несущие и ограждающие котлован траншейные стены возводились ЗАО “Солетаншстрой” под защитой бентонитового раствора с использованием гидравлического грейферного оборудования и по технологии французской фирмы "SOLETANCHE BACHY", предусматривающей гидроизоляцию стыков панелей посредством специальных синтетических гидроизолирующих лент типа “Waterstop”.

Вблизи сохраняемых зданий работы велись с уровня существовавшего рельефа и после укрепления фундаментов зданий, на остальных участках – со дна пионерного котлована глубиной 2 м.

Траншейные стены включали 36 панелей длиной от 2,7 м до 6,5 м. В зависимости от рабочего уровня рядовые панели имели глубину 30,0 м или 32,0 м и заглублялись в кровлю водоупорных глин Оксфордских отложений не менее 1,5 м.

Под будущими фасадными колоннами надземной части здания было выполнено 8 отдельных панелей длиной 2,7 м и 3 захватки длиной 2,7 м в составе более длинных панелей глубиной 38,0 и 40,0 м с заглублением до кровли Перхуровских известняков. До 2008 г. возведенные на строительстве бизнес-центра “Victory Plaza” траншейные стены имели самые глубокие панели в России.

Высокое качество стыков между панелями гарантировалось использованием торцевых извлекаемых ограничителей панелей (“Stopsol”), а также опережающей разработкой траншеи до их извлечения, что исключало образование грязевых швов в указанных стыках.

Через закладные трубы Ø159х5 мм в основаниях глубоких панелей траншейных стен выполнялась инъекционно-опрессовочная цементация толщи Перхуровских известняков до кровли нижележащих Неверовских глин.

Поскольку в процессе возведения траншейной стены вблизи здания НИИАС был обнаружен погребенный металлический шпунт, который не удалось извлечь после множественных разнообразных попыток, геометрия стены была изменена: участок в 2/3 ее длины был отнесен внутрь строящегося здания. Образовавшийся по отношению к траншейной стене консольный участок перекрытия на отм.-3,57 м под 22-этажной башней вылетом 95 см был усилен мощными поперечными и продольной монолитными железобетонными балками.

Когда траншейные стены были полностью завершены первичный котлован глубиной 2 м был отрыт и вблизи сохраняемых зданий и на его дне забетонирована монолитная ж.б. плита рабочего уровня толщиной 25 см для возведения монолитных ж.б. буровых колонн.

Под стилобатной частью здания и для наименее нагруженных колонн под надземной его частью предусмотрено 29 буровых колонн Ø72 см, а непосредственно под центральным ядром жесткости и фасадными колоннами надземной части – 28 буровых колонн Ø82 см.

Монолитные железобетонные буровые колонны высокой несущей способности и точности выполнения по Патенту РФ на изобретение № 2229557 возводились ООО “Технокомспецстрой” в металлических неизвлекаемых трубах-опалубках Ø72х1,0 см и Ø82х1,2 см в скважинах Ø137 см с заглублением в толщу Перхуровских известняков не менее 0,5 м или на глубину 39 м.

Отклонения буровых колонн от вертикали не превышали допустимой величины 0,2 % (1:500) и составляли 37,5 мм в плане на уровне верха фундаментной плиты. До 2008 г. возведенные на строительстве бизнес-центра “Victory Plaza” монолитные железобетонные буровые колонны были самыми глубокими в России.

Для обеспечения безопасности строительства и минимизации осадок строящегося способом “top & down” здания вся толща Перхуровских известняков до кровли нижележащих Неверовских глин в основании каждой буровой колонны подвергнута сначала трехступенчатой промывке водой под большим давлением, затем струйной и опрессовочной цементациям. Сплошность и качество бетонирования буровых колонн проверялась ультразвуковым методом через закладные контрольно-инъекционные металлические трубы по истечении не менее 2-х недель после бетонирования колонн.

С учетом стесненности условий и графика строительства арматурные каркасы буровых колонн изготовлялись в заводских условиях и доставлялись на стройплощадку из двух частей – отдельно верхние части в неизвлекаемых трубах-опалубках и отдельно нижние – свайные части. Обе части каждого каркаса стыковались на монтаже над обсадной металлической трубой-воротом с помощью заранее предусмотренных стыковочных узлов.

После завершения возведения буровых колонн и бетонирования безопалубочным способом перекрытия на отм.-3,57 м, являвшегося в стилобатной части покрытием подземной части строящегося здания, также возведения конструкций цокольного этажа, началось параллельное строительство надземных и подземных этажей.

Разработка грунта в котловане глубиной 22 м под строящимся зданием производилась поярусно и под защитой возводимых безопалубочным способом перекрытий на отм.-7,45 м, -10,65 м, -13,85 м и -18,05 м.

Обязательным условием разработки грунта под надземной частью здания на каждом ярусе было завершение возведения стен и пандуса рампы на вышерасположенном подземном этаже, т.к. эти конструкции обеспечивали пространственную жесткость подземной части при экскавации и являлись распорными для траншейных стен. Жесткости одних лишь дисков перекрытий, ослабленных проемами под пандус рампы, было недостаточно, а использование временной металлической распорной крепи было признано нами нерациональным и менее безопасным, тем более, что рампа располагалась вблизи поврежденного здания НИИАС.

Возведение обойм усиления буровых колонн, стен лестничных клеток и лифтовых шахт, противопожарных стен, а также прижимных стен гидроизоляции, разрешалось выполнять параллельно с разработкой грунта на следующем ярусе или с некоторым отставанием.

Водопонижение выполнялось также поярусно и с опережением с помощью иглофильтров.

Поскольку условия строительства были крайне стесненными, временная строительная площадка была предусмотрена над перекрытием стилобатной части на отм.-3,57 м. Именно здесь в зоне временных монтажных проемов в перекрытиях устанавливался грейферный экскаватор для выдачи разрабатываемого грунта на поверхность и погрузки его в автосамосвалы без промежуточного складирования. На этом же перекрытии был установлен башенный кран для возведения надземной части здания-башни.

Разработка грунта под перекрытиями производилась малогабаритными экскаваторами и автопогрузчиками.

После завершения перекрытия на отм.-7,45 м и всех без исключения несущих конструкций -1 этажа никаких ограничений по опережающему возведению несущих конструкций надземной части здания нами не вводилось.

Однако для выполнения остекления фасадов требовалось возвести несущие конструкции не менее 2-х подземных этажей в полном объеме.

Последовательность выполнения основных этапов работ при строительстве здания бизнес-центра “Victory Plaza” отражена одиннадцатью схематичными чертежами из разработанного нами рабочего проекта общей технологии строительства (чертежи DWF, 133 Kb, 343 Kb, 56 Kb, 59 Kb, 60 Kb, 62 Kb, 48 Kb, 76 Kb, 65 Kb, 66 Kb, 59 Kb).

Разработка грунта на -5 этаже с последующим возведением монолитной железобетонной фундаментной плиты производились в конце 2008 г., когда были полностью завершены все несущие конструкции надземной части здания и практически полностью остеклены фасады.

С учетом очень высокого уровня грунтовых вод (14 м над уровнем верха фундаментной плиты) предусмотрена непрерывная схема гидроизоляции подземной части здания по принципу “бассейна”.

Конструкция гидроизоляции принята с секционной системой инъекционного подавления потенциальных течей, вызванных локальным повреждением гидроизоляции или дефектами ее выполнения, а также заранее предусмотренным инъекционным секционным уплотнением наиболее ответственных узлов сопряжения фундаментной плиты с буровыми колоннами и не предусматривает внешнего постоянного дренажа.

Гидроизоляция стен подземных этажей включает:

• подкладочный слой геотекстиля плотностью 600 г/м²;
• геомембрану “GSE Ultraflex” толщиной 2 мм;
• защитный слой геотекстиля плотностью 600 г/м²;
• защитную полиэтиленовую пленку толщиной 0,16 мм для защиты геотекстиля от пропитки цементным молоком при бетонировании прижимных стен.

Гидроизоляция фундаментной плиты включает:

• подкладочный (разделительный) слой геотекстиля плотностью 250 г/м² по слою щебеночной подготовки толщиной до 150 мм;
• бетонную подготовку толщиной 120 мм;
• подкладочный слой геотекстиля плотностью 600 г/м²;
• геомембрану “GSE Ultraflex” толщиной 2 мм;
• защитный слой геотекстиля плотностью 600 г/м²;
• защитную полиэтиленовую пленку толщиной 0,16 мм для защиты геотекстиля от пропитки цементным молоком при бетонировании защитного слоя гидроизоляции фундаментной плиты;
• защитный слой бетона толщиной не менее 60 мм, армированный сеткой.

Конструкция гидроизоляции стилобатной части перекрытия на отм.-3,57 м, являющегося фактически покрытием подземной части здания бизнес-центра имеет ряд особенностей, вызванных:

• устройством проездов по перекрытию автомобилей и пожарных машин;
• связью перекрытия с несущими конструкциями надземной части здания;
• благоустройством территории над перекрытием с большой величиной обратной засыпки, не требующей утепления от промерзания.

Для обеспечения высоких эксплуатационных свойств, надежности и долговечности предусмотрено использование специальной конструкции гидроизоляции этого перекрытия, включающей:

• бетонную разуклонку с уклонами поверхности, обеспечивающими сброс воды с перекрытия за траншейные стены;
• подкладочный слой из геотекстиля толщиной ~4 мм и плотностью 600 г/м²;
• гидроизолирующую геомембрану “GSE Ultraflex” толщиной 2 мм;
• защитный слой геотекстиля плотностью 600 г/м² полностью аналогичный подкладочному;
• защитную полиэтиленовую пленку толщиной 0,16 мм для защиты геотекстиля от пропитки цементным молоком при бетонировании защитного слоя гидроизоляции;
• защитный слой бетона толщиной 100 мм, армированный двумя сварными сетками.

Гидроизоляционные работы выполнялись поярусно и поэтажно по мере разработки грунта в котловане и возведения безопалубочным методом на подготовленном грунтовом основании перекрытий подземных этажей.

Параллельно с разработкой грунта на каждом из ярусов выполнялась гидроизоляция опорных штраб узлов сопряжения перекрытий с траншейными стенами. Штрабы в траншейных стенах вырезались по месту. При этом в зонах будущих штраб арматурные каркасы панелей траншейных стен были специально усилены.

После возведения каждого из перекрытий, опирающегося через штрабы с выполненной в них гидроизоляцией, и параллельно с разработкой грунта на нижележащем ярусе, производилась гидроизоляция траншейных стен и ее защита монолитными железобетонными прижимными стенами толщиной 30 см на каждом из подземных этажей.

Гидроизоляция стен на -5 этаже производилась после завершения гидроизоляции и возведения фундаментной плиты.

Гидроизоляция стилобатной части перекрытия на отм.-3,57 м и цокольного этажа производилась на завершающей стадии строительства перед благоустройством и монтажом инженерного, а также парковочного оборудования системы “Клаус”.

Принятая конструкция гидроизоляции обеспечила необходимую водонепроницаемость сооружения, однако с учетом потребовавшегося значительного объема секционного подавления течей на стенах -5 и частично -4 этажей, вызванных повреждениями гидроизоляции в процессе возведения несущих монолитных железобетонных конструкций, по желанию Заказчика было решено переоборудовать дренажный колодец временного пластового дренажа под фундаментной плитой в разгрузочный.

Предварительно для испытания герметичности системы гидроизоляции временно на трое суток была прекращена откачка воды из дренажного колодца, а сам колодец герметизирован. После восстановления полного гидростатического давления на фундаментную плиту и стены подземной части здания на стенах -5 и -4 этажей проявились отдельные протечки и влажные пятна, а вдоль стен образовались лужицы воды. Затем по нашей рекомендации временно сняли гидростатическое давление, разгерметизировав дренажный колодец, и инъекционным способом посекционно подавили все без исключения выявленные протечки и влажные пятна на стенах, что позволило начать отделочные работы и монтаж парковочного оборудования.

Поскольку в единственный временный дренажный колодец при площади фундаментной плиты 1875 м² водоприток не превышал 30 м³/сутки, он был переоборудован в постоянный разгрузочный, работающий по принципу самоизлива. Откачка воды из разгрузочного колодца предусмотрена эпизодически и по мере наполнения погружным насосом с контролем уровня воды.

В результате была достигнута полная сухость фундаментной плиты и стен. Созданы условия для комфортной эксплуатации. При желании со временем разгрузочный колодец может быть ликвидирован, а выявленные повторно протечки подавлены тем же посекционным инъекционным способом.

Реализация столь сложного и амбициозного проекта потребовала использования специальной технологии проектирования и постоянного мониторинга за деформациями окружающих зданий, попадающих в зону влияния строительства, а также за вертикальными и плановыми деформациями строящегося способом “top & down” здания.

Проектирование велось нами с использованием пространственной расчетной модели всего здания, учитывающей полностью особенности технологии строительства способом “top & down”, в том числе и неравномерность осадок здания в процессе строительства. Неравномерность деформаций буровых колонн (разность осадок не более 10 мм для всех колонн здания) задавалась нами по результатам гемеханических расчетов, а также с учетом данных мониторинга за строительством объектов-аналогов.

В процессе строительства данные мониторинга за осадками строящегося здания, поступавшие к нам еженедельно, сверялись с расчетными осадками. Поскольку ни разность осадок, ни их абсолютные величины, не разу не превысили принятых в нашей расчетной модели величин, строительство надземных этажей без фундаментной плиты нами не ограничивалось и не останавливалось.

В эту же модель вносились данные и о всех обнаруженных дефектах выполнения несущих конструкций, производились соответствующие перерасчеты и разрабатывались способы и конструктивные решения по устранению выявленных дефектов и усилению конструкций.

Еще более жесткий контроль велся за деформациями окружающих сохраняемых зданий. В процессе укрепления фундаментов зданий, поврежденных при реализации предшествующего проекта, мониторинг велся ежедневно, ежедневно также анализировались величины приращения осадок и, при необходимости, вносились коррективы в регламент производства дальнейших работ по усилению фундаментов.

После укрепления фундаментов дальнейший мониторинг за осадками и кренами сохраняемых зданий в процессе всего периода строительства бизнес-центра велся еженедельно.

С учетом того, что здание НИИАС получило осадку 27 мм до начала работ по нашей проектной документации, при достижении суммарной дополнительной осадкой величины в 40 мм, работы на -4 этаже практически на месяц были прекращены, пока по проекту специалистов ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко не было произведено усиление лестничной клетки внутри здания, препятствующее потере устойчивости и обрушению лестничных маршей.

Нам стоило немалых трудов убедить Заказчика в том, что не следует поддаваться паническим настроениям, что меры, принимаемые нами совместно с ЦНИИСК им. В. А. Кучеренко по сохранности зданий достаточны и проявившиеся после экскавации течи через траншейные стены на -4 этаже не должны останавливать нас на пути полного завершения проекта. Это было сделать тем более нелегко в условиях разразившегося мирового финансового и экономического кризиса, когда из-за боязни финансового риска нас пытались убедить отказаться от строительства пятого подземного этажа.

Сравнение расчетных прогнозируемых осадок с данными мониторинга по завершении строительства за весь период наблюдения показало достаточно высокую сходимость их результатов.

Расчетные прогнозируемые величины суммарных дополнительных осадок фундаментов жилого дома после усиления его фундаментов. Расчетные прогнозируемые величины суммарных осадок буровых колонн бизнес-центра.

Расчетные прогнозируемые величины суммарных дополнительных осадок фундаментов здания НИИАС после усиления его фундаментов. Расчетные прогнозируемые величины суммарных осадок буровых колонн бизнес-центра.

Так суммарные дополнительные осадки фундаментов здания НИИАСС по данным мониторинга достигли 45,3 мм, включая технологические осадки, полученные при укреплении фундаментов – 3 мм и при возведении траншейных стен – 1,5 мм, также предшествовавшие осадки 27 мм. Таким образом, приращение осадок по данным мониторинга за весь период работ по нашим проектам без учета технологических и ранее полученных осадок составило 18,3 мм, в то время как расчетная прогнозируемая величина приращение осадок достигала 20,0 мм.

Для жилого дома суммарные дополнительные осадки фундаментов по данным мониторинга достигли 47,9 мм, включая технологические осадки, полученные при укреплении фундаментов – 3 мм и при возведении траншейных стен – 2 мм, также предшествовавшие осадки 29 мм. Следовательно, приращение осадок по данным мониторинга за весь период работ по нашим проектам без учета технологических и ранее полученных осадок составило 13,9 мм, в то время как расчетная прогнозируемая величина приращение осадок достигала 13,8 мм.

Суммарные осадки глубоких фундаментов построенного здания бизнес-центра “Victory Plaza” за весь период наблюдения от начала строительства надземных этажей до полного завершения строительства составили 6,0-15,1 мм при разности осадок на всю площадь фундаментной плиты 9,1 мм. В наших пространственных статических расчетах учитывалась разность осадок в 10 мм при максимальной абсолютной величине – 15 мм.

Безусловно, реализация этого амбициозного, с точки зрения технологии строительства и проектирования, проекта существенно обогатила наш опыт и знания. Ведь ничего подобного в практике строительства России до этого не было. Нет пока подобного опыта строительства и во всей Европе.

       Для просмотра чертежей в формате DWF Вам понадобится загрузить и установить на своем компьютере Express Viewer с сайта компании AutoDesk.
       Для чтения публикаций в формате PDF Вам понадобится загрузить и установить на Вашем компьютере Adobe Acrobat Reader версии 4.0 или выше с сайта Adobe Systems Incorporated.