Минимизация затрат, экономия времени, высокая производительность труда — идеальный вариант экономической эффективности процесса строительства. И это вполне реально, если творчески подойти к накопленному предшественниками опыту, всесторонне его изучить, переработать, дополнить и применить в современных условиях.
Фундамент с помощью взрывов
«Кустовые буронабивные сваи с камуфлетным уширением для бесподвальных зданий до трех этажей используют энергию взрыва для локального уплотнения грунта основания, что на порядок превышает его несущую способность за счет возникающего арочного эффекта. Такие сваи применимы в широком диапазоне грунтов, в том числе и заболоченных. Применение несъемной утепленной опалубки для изготовления фундаментных (цокольных балок) и ростверков обеспечивает высокую индустриализацию бетонных работ.
Инженерно-технологическое бюро «Градиент» (г. Москва) стало пионером в проектирование и строительстве буронабивных свай с камуфлетным уширением для малоэтажного строительства (до 4-х этажей). К этим работам были привлечены ведущие электротехнические и горные институты, а полевые испытания проводились совместно со специалистами ГУП НИИОСП им. Н. М. Герсеванова.
Как это все происходит? Сначала здесь бурят скважины диаметром 250 мм, куда рабочие опускают двухметровую арматурную конструкцию — основу будущей сваи — и закладывают небольшой заряд аммонита, не превышающий 150 гр. тротилового эквивалента. Потом подъезжает бетоновоз и заливает скважину жидким бетоном. Вскоре следует взрыв, похожий на негромкий хлопок петарды. Он расширяет основание скважины, в результате чего бетон сразу проседает, заполняя образовавшиеся пустоты в виде округлого выступа. 3 это время к скважине подъезжает другой бетоновоз и добавляет еще одну порцию смеси. После ее загустения образуется прочная, способная выдержать необходимую нагрузку свая. Когда операция закончена, рабочие переходят к следующей скважине.
Такой способ проведения работ повышает несущие способности сваи в 2–3 раза по сравнению со свойствами обычной буронабивной сваи. Взрывчатка компенсирует и морозное пучение» грунта и «выдавливающее» усилие сваи зимой — за счет армирования в грунте. Все важные несущие элементы свайного фундамента находятся в «тепле», то есть вне зоны промерзания грунта.
В принципе, метод устройства фундамента с помощью взрыва известен давно, и даже описан в учебниках, но классический подход используется при строительстве мостовых опор или создании других очень «серьезных» фундаментов, когда заряд взрывчатки от 5 кг и более дает на дне скважины расширение от полутора метров и более. Однако, и рекомендуемая глубина в таких случаях должна быть не менее 9 метров, чтобы взрыв ничего не поднял вверх, и никто не пострадал. Разработанный способ строится по другому принципу: небольшие скважины с расчетной несущей способностью свай и их кустовое формирование для получения необходимой несущей способности здания. Иными словами не «большое и сложное», а «много маленьких и простых». Например, если требуется нагрузка в 100 т, то скважин будет не более четырех в одном кусте. Их объединяют в монолитный растр (так называемый «принцип веника»), который никак не мешает эксплуатации бесподвального здания, поскольку растр технически легко спрятать в конструкцию пола.
Особо стоит отметить, что специальные сейсмологические измерения показали, что сейсмические нагрузки при устройстве таких фундаментов точно такие же, как и при забивке свай.
Минимальный объем извлекаемого грунта, высокая производительность бурового оборудования и контролируемая энергия взрыва позволяют строить фундаменты в сжатые сроки и совмещать различные виды строительно-монтажных работ. Фундамент под здание площадью 1000 – 5000 кв. м возводится три рабочих недели (включая проектные работы) при наличии инженерно-геологического заключения о несущей способности грунтов основания, а без такого заключения — 5 недель.
Балочная структура
Развитие экономики требует строительства новых и современных торговых, складских, офисных, производственных и спортивных зданий. Среди многих предложений у инвесторов и заказчиков вызывают закономерный интерес быстровозводимые здания из металлоконструкций, спроектированные и построенные по запатентованным технологиям ИТБ «Градиент». Ведь помимо качества самих строительно-монтажных работ, стоимость и сроки возведения зданий сегодня являются неотъемлемой частью современного строительного процесса.
Несущий металлический каркас сооружений представляет собой покрытие из перекрестных неразрезных балок, опирающихся на колонны с подкосами. Подкосная система позволяет минимизировать сечения балок и обеспечить устойчивость сооружения. Такие сооружения обладают высокой эффективностью использования внутреннего объема, низкой материалоемкостью и рекордной скоростью возведения. Балки и колонны выполняются из двутавров а прочие элементы — из холодногнутых сварных профилей. Что же касается покрытий и стен, то они могут быть выполнены из профнастила, сэндвич-панелей и иных материалов.
Технические особенности балочной структуры таковы: одноярусное сопряжение элементов покрытия; отсутствие связей по поясам покрытия; сборные, сборно-монолитные и монолитные перекрытия с жестким армированием. Специалисты инженерно-технологического бюро научились делать самые тонкие межэтажные перекрытия, «вставляя» железобетон в сечения несущих металлических балок. Таким образом, здание максимально используется по своему внутреннему свободному объему. В настоящее время инженерно-технологическое бюро реализовало несколько вариантов сетки колонн несущего каркаса, например: 6x18 м, 9x18 м, 12x18 м, 15x18 м, 18x18 и, 6x24 м, 9x24 м, 12x24 м, 36х36 м, что позволяет осуществить расстановку опорных колонн в соответствии с требованиями технологии по планировке площадей и высоте здания.
С экономической точки зрения балочная структура в современных условиях наиболее эффективна. Снижение стоимости до 30% относительно подобных сооружений достигается благодаря низкой металлоемкости здания, за счет применения плоскостных неразрезных элементов. Прочностные характеристики и технологичность возведения обеспечиваются проверенными проектными решениями узлов, специализированной механизацией и отлаженной системой контроля качества работ. В результате сроки сборки металлоконструкций будущего здания значительно сокращены.
Важная деталь: такая балочная структура позволяет вносить коррективы в конструкцию вплоть до сдачи сооружения. В условиях быстрого роста рынка даже на протяжении двух месяцев строительства заказчик порой вносит изменения в проект, а строители могут тут же воплотить новую идею, пересчитывая здание и выдавая новые чертежи, максимально используя завезенный на стройплощадку материал.
Экспертиза проектных решений «балочной структуры» проведена главными специалистами ЦНИ-ИСК им. В. А. Кучеренко. По их мнению, благодаря применению современного математического аппарата пространственного расчета несущей способности конструкций и оригинальным решениям, удалось, помимо решения основной задачи быстрого возведения зданий, найти пути снижения материалоемкости и оптимизировать трудоемкость и сроки строительства объектов из ЛМК.
Справка
Как символ инженерного искусства можно привести конструкции из металла В. Г. Шухова (1853 — 1939 гг.) и прежде всего его сетчатые башенные конструкции. Одна из его башен высотой 25 метров была построена для всероссийской выставки 1896 г. в Нижнем Новгороде. Разработанные Шуховым конструкции отличаются исключительным разнообразием: он широко применял висячие решетчатые покрытия, много сделал для улучшения конструкций перекрытий, увеличил шаг колонн и ввел подстропильные фермы.
Через сто лет, благодаря сварке, балочные конструкции снова вернулись на строительные площадки и стали наиболее прогрессивными. Тем самым воплощена идеология В. Г. Шухова: монтаж конструкций прямо на строительной площадке.
Журнал Санкт-Петербурга по материалам ИТБ «Градиент»
