Строим под землей: 5 ключевых аспектов возведения подземных сооружений

Мегаполис. г. Санкт-Петербург (Россия)

Автор статьи: Георгий Лагвилава, заместитель генерального директора ООО "ГЕОРГИНЖИНИРИНГ"

В современном мире освоение подземного пространства – это не просто модный тренд, а жизненная необходимость.

В условиях ограниченных земельных ресурсов и растущих мегаполисов подземное строительство становится одним из ключевых направлений развития как в мире, так и в России.

Строительство подземных объектов позволяет:

1. Разгрузить наземную инфраструктуру: Снизить нагрузку на транспортную сеть. Освободить место для парков, скверов, зон отдыха.
2. Создать комфортную и безопасную среду: Уменьшить уровень шума и загрязнения воздуха. Обеспечить защиту от стихийных бедствий.
3. Решить проблемы с парковкой: Строить многоэтажные подземные гаражи. Освободить дворы от машин.
4. Развивать городскую инфраструктуру: Размещать инженерные коммуникации. Строить метрополитены, подземные переходы.
5. Создавать новые объекты: Торговые центры. Жилые комплексы. Офисные здания.

Сегодня подземное пространство используется не только для утилитарных целей, но и для создания уникальных архитектурных решений.

Подземные музеи, театры, рестораны, торговые центры – все это уже не фантастика, а реальность.

Строительство подземных сооружений – это комплексная задача, требующая учета многих факторов: 1. Геологические условия:

• Прочность и состав грунта.
• Уровень грунтовых вод.

2. Технические решения:

• Выбор метода строительства.
• Расчет конструкций.

3. Безопасность:

• Соблюдение норм и правил.
• Системы мониторинга и контроля.

Развитие технологий и накопленный опыт позволяют успешно решать эти задачи, делая подземное строительство все более доступным и эффективным.

Подземные объекты в городах бывают разных видов:

Линейные: тоннели, метро, пешеходные переходы, коллекторы.

• Компактные: подземные части зданий, гаражи, торговые центры, бомбоубежища, резервуары.
• Совмещенные: объединяют транспортные и другие функции.

Как строят подземные сооружения:Закрытый способ: для глубоких тоннелей и метро.

• Штольни, комбайны, "новоавстрийская технология", щиты, микротоннелирование, продавливание.

2. Открытый способ: для котлованов.

• Котлованы всё глубже и вместительнее.

Рекорды глубины и этажности:

• Экономика, комфорт, влияние на застройку и геологию ограничивают рост.
• 25-30 метров – обычная глубина котлована.
• 5-6 этажей – обычное количество подземных этажей.
• Москва-Сити: рекордные 26 метров.
• Площадь Павелецкого вокзала: строят котлован на 30 метров (6 этажей).

Важно:

• Технологии позволяют строить глубже, но есть ограничения.
• Подземное строительство в городах развивается.

Строить под землей в городе – сложная задача. Площадка строительства ограничена, вокруг много зданий, коммуникаций, дорог. Строить нужно не только надежно, но и бережно, чтобы не повредить соседние дома и не навредить геологии. Чаще всего в таких случаях строят котлованы с ограждениями. Самый простой и дешевый вариант – это забирка из досок или стальных листов, установленная между стальными трубами или двутаврами. Такое ограждение не держит воду, поэтому в мокрых грунтах нужно откачивать воду. Оно не очень прочное и деформируется, поэтому подходит только для котлованов глубиной до 10 метров. Нельзя использовать такое ограждение, если внизу есть рыхлые и мокрые грунты. Есть и другие варианты ограждений, которые более прочные и водонепроницаемые. Они чуть дороже, но их можно использовать для более глубоких котлованов и в сложных грунтах.

Важно выбрать правильный тип ограждения, чтобы строительство было безопасным и надежным.

Шпунтовые ограждения – это надежный способ укрепить котлованы в сложных условиях.

Они хорошо подходят для:

• Слабых и мокрых грунтов.
• Высокого уровня грунтовых вод.

Шпунтовые ограждения:

• Выдерживают давление грунта и воды.
• Не пропускают воду.

Они сделаны из стальных профилей:

• U-образные: самые распространенные.
• Z-образные.
• Плоские.

Профили соединяются замками.

Шпунтовые стены:

• Жесткие.
• Выдерживают большие нагрузки.

Их можно использовать не везде:

• Сложно забивать в гравий, скалы и полускальные грунты.

Шпунтовые ограждения – отличный выбор.

Идеальное ограждение котлована должно:

• Выдерживать давление грунта.
• Не пропускать воду.
• Выдерживать давление воды под землей.
• Выдерживать нагрузку сверху.
• Не вредить соседним зданиям.

Лучше всего этим требованиям отвечает шпунтовое ограждение. Строители могут использовать разные способы укрепления котлованов.

Как делают: Шпунтовое ограждение – это надежное ограждение котлована.

1. Доставка и разгрузка.
2. Геодезическая разбивка строительной площадки.
3. Погружение шпунта Ларсена.
4. Монтаж распорной системы  и анкеровка, в зависимости от принятых проектных решений.
5. Завершение работ.

Особенности технологии устройства шпунтового ограждения зависят от:

1. Глубины котолована.
2. Свойств грунта.
3. Уровня грунтовых вод.
4. Наличия рядом зданий и сооружений.

Преимущества шпунтового ограждения:

1. Высокая несущая способность.
2. Водонепроницаемость.
3. Быстрый монтаж и демонтаж.
4. Возможность многократного использования.

Современные технологии строительства котлованов предлагают широкий выбор способов крепления ограждений. Выбор оптимального метода зависит от глубины и размеров котлована, характеристик грунта, наличия близлежащих зданий и коммуникаций.

Распорные системы:

• Самый распространенный метод в России.
• Используются стальные трубы или прокатные профили.
• Для глубоких котлованов – несколько ярусов распорок.
• Ограничения:

Плановые размеры и глубина котлована.
Экономичность при большом объеме металла.

За рубежом:

• Сборные металлические распорные элементы многократного применения.
• Преднапрягаемые элементы:
• Снижают перемещения ограждения.
• Контролируют усилия в распорках.
• Распорные системы в виде ферм:
• Китай: железобетонные фермы для больших котлованов.
• США: металлические фермы для больших пролетов.

Комбинированные системы:

• Сочетают анкерное и распорное крепление.
• Для сложных и неправильных конфигураций.
• «Островной» метод:
• Центральная часть котлована – сначала.
• Бермы по периметру.
• Наклонные подкосы или распорки.

«Top-down»:

• Минимизирует влияние на грунт.
• Временные или постоянные опоры внутри контура сооружения.
• Перекрытия бетонируются по грунту.
• «Стена в грунте» – ограждение котлована.
• Затраты на бурение опор.
• Российская разработка:
• Инвентарные металлические фермы.
• Подвешивание перекрытий к фермам.
• «Semy-top-down»:
• Периметр – «top-down».
• Центральная часть – снизу-вверх.
• Крепление – за счет пространственной работы дисков перекрытий.

Две схемы:

• Участки дисков перекрытий по периметру – в процессе экскавации.
• Сохранение грунтовой призмы.
• Строительство центральной части снизу-вверх.
• Объединение центральных фрагментов перекрытий с периметральными.

Выбор метода крепления ограждения котлована – комплексная задача, требующая учета всех факторов.

Современные технологии и оборудование позволяют строить подземные сооружения практически в любых условиях.

Существует множество способов:

Устройства ограждений котлованов.

• Крепления ограждений.

Выбор метода зависит:

• От геологии.
• Гидрогеологии.
• Глубины.
• Размеров сооружения.

Важно:

• Правильно выбрать конструкцию.
• Способ крепления.
• Технологическую последовательность работ.

В сложных случаях выбор делают на основе: Технико-экономического сравнения вариантов.

Применение шпунта Ларсена:

• Наиболее предпочтительное.
• Выгодное с экономической точки зрения.

Почему шпунт Ларсена?:

• Универсальный: применяется в широком спектре задач: от строительства котлованов и укрепления берегов до возведения набережных, мостов и шлюзов. Разнообразие профилей и типоразмеров позволяет подобрать оптимальное решение для конкретных условий проекта.
• Надежный и прочный: изготавливаются из высококачественной стали, что обеспечивает их высокую несущую способность и устойчивость к значительным нагрузкам. Прочная конструкция шпунтового замка гарантирует водонепроницаемость и герметичность ограждения.
• Долговечный: обладает стойкостью к коррозии и агрессивному воздействию окружающей среды. Срок службы шпунтовых ограждений может достигать 50 лет и более, что делает их выгодным капиталовложением.
• Подходит для сложных условий: Монтаж шпунтового ограждения может осуществляться в любое время года, независимо от погодных условий.
• Экономия: Более экономичными по сравнению с другими видами ограждающих конструкций, например, бетонными стенами. Возможность многократного использования шпунтовых свай позволяет further reduce the cost of construction
• Экологичность: Шпунтовые ограждения не оказывают негативного влияния на окружающую среду. При необходимости шпунтовые сваи могут быть демонтированы и использованы повторно.
• Безопасность: обеспечивают высокую безопасность строительных работ, ограждая котлованы от обрушения и препятствуя размыву грунта. Шпунтовые сваи могут использоваться для защиты людей и имущества от паводков и других стихийных бедствий.
• Минимизации земляных работ.

Шпунт Ларсена, благодаря своей универсальности, прочности, долговечности и простоте монтажа, является незаменимым материалом в различных областях строительства, обеспечивая надежность, безопасность и экономичность возводимых объектов. Шпунт Ларсена – это проверенное временем решение, которое зарекомендовало себя как надежный и эффективный инструмент в современном строительстве.

Шпунт Ларсена – оптимальный выбор для строительства подземных сооружений.

Наша компания ООО "ГЕОРГИНЖИНИРИНГ" предоставляет и выполняет весь комплекс работ от проектирования до погружения шпунта Ларсена. Поставка нового и б/у шпунта Л5-УМ- GU-VL-AZ-ZZ-ECO-LARSSEN, расчёт технического проекта, погружение и извлечение шпунта с помощью собственных вибропогружателей, выемка и обратный выкуп шпунта по цене 60%-80%, аренда шпунта и вибропогружателей.

Литература:

1.     Статья: «Ограждающие конструкции котлованов, методы строительства подземных и заглубленных сооружений», авторы В.П. Петрухин, И.В. Колыбин, Д.Е. Разводовский (НИИОСП).

2.     Учебник: «Технология и комплексная механизация шпунтовых и свайных работ», авторы В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, Я. В. Иванов.

3.     Учебник: «Проектирование и воззведение фундаментов вблизи существующих сооружений», авторы С. Н. Сотников, В. Г. Симагин, В. П. Вершин.

4.     Статья: «Технологии устройства ограждений глубоких котлованов», авторы В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, Я. В. Иванов