Метод строительства сверху вниз

Описан метод строительства высотных зданий сверху вниз (TOP-DOWN), который применяется при устройстве глубоких котлованов в центральных районах крупных городов. Приведен пример строительства высотного здания Maintower во Франкфурте-на-Майне в Германии.

Рис. 1. Порядок производства работ при строительстве высотного здания Maintower во Франкфурте-на-Майне.Метод сверху вниз предусмат­ривает одновременное устройство котлована, подземного пространства и фундамента здания. Принцип тех­нологии сверху вниз состоит в возве­дении ограждения котлована, как правило, из буросекущихся свай или методом стены в грунте, с поверхнос­ти земли и поуровневым бетонирова­нием перекрытий, которые работают как распорки во время строи­тельства. Для поддержки перекрытий во время строительства производят­ся буровые колонны. При этом буро­вые колонны могут быть выполнены и как временные, учитывающие нагруз­ки на период строительства, и как постоянные конструкции.

Рис. 2. Пионерный котлован с распорками при строительстве высотного здания Maintower.После набора бетоном перекры­тия достаточной прочности проводит­ся последующая выемка грунта до уровня фундаментной плиты, который вывозится на поверхность через предварительно оставленные техно­логические отверстия в перекрытиях верхних этажей. С уровня возведен­ных перекрытий одновременно с иду­щей на нижних уровнях выемкой грун­та для высотной части здания воз­можно строительство надземной час­ти. С целью сокращения сроков стро­ительства в области высотной части возможно устройство пионерного кот­лована. Одновременное строитель­ство вверх и вниз в англоязычных странах называется TOP-DOWN, строительство вниз с поверхности земли - UP-DOWN.

Порядок производства работ при строительстве высотного здания Maintower во Франкфурте-на-Майне по методу TOP-DOWN схематично представлен на рис. 1.

Основной областью применения метода TOP-DOWN является устрой­ство глубоких котлованов в централь­ных районах крупных городов. За­частую этот метод используется при невозможности устройства анкеров в грунте вследствие стесненных грунто­вых условий, имеющейся развитой подземной части на соседних участ­ках или неурегулированных юриди­ческих взаимоотношений с владель­цами соседних участков. Кроме того, этот метод используется при невы­соких допустимых деформациях со­седних зданий и сооружений. Не­сомненным преимуществом метода TOP-DOWN является ускоренный темп строительства при устройстве высотной части.

Пионерный котлован с распорками при строительстве высотного здания Maintower во Франкфурте-на-Майне (вид сверху) показан на рис. 2.

Метод UP-DOWN используется при транспортном строительстве, если не­бходимо сохранить возможность на­земного движения транспорта во вре­мя строительства подземной части. На рис. 3 схематично представлен по­рядок производства работ при воз­ведении подземного паркинга под Гете-плац во Франкфурте-на-Майне, при котором сохранялось движение автотранспорта.

Рис. 4. Узлы соединения перекрытия и ограждения котлована.Расчет конструкций подземной части должен производиться с уче­том всех возможных строительно- монтажных процессов, очередности производства работ и эксплуатаци­онных нагрузок. Заложенная в расче­те очередность работ должна учиты­ваться во время строительного про­изводства.

При строительстве по методу сверху вниз ограждение котлована используется впоследствии как несу­щая конструкция. Во время строи­тельства и эксплуатации здания должна обеспечиваться передача нагрузки от крепления котлована на перекрытия и наоборот. На рис. 4 по­казаны варианты устройства таких узлов для стены из буросекущихся свай (слева) и для стены в грунте (справа).

Рис. 5. Виды устройства буровых колонн: стальные профили (слева), железобетонные колонны заводского производства ( справа).Особенным конструктивным эле­ментом при строительстве сверху вниз являются буровые колонны. При устройстве этих колонн с поверхности земли особенно важна их вертикаль­ная установка и ограничение откло­нения от оси. В этой связи буровые колонны зачастую производятся из стальных профилей меньшего сече­ния, чем колонны в конечном состоя­нии. В случае больших отклонений они могут служить как временные конструкции, при отклонениях в до­пустимых рамках они могут входить в сечение постоянной конструкции ко­лонн. Возможно использование гото­вых железобетонных колонн, вырав­ниваемых при погружении с помощью гидравлических домкратов. Для конт­роля их расположения используются инклинометры. Крепление колонн к арматуре перекрытия производится при помощи муфт.

Виды устройства буровых колонн представлены на рис. 5.

Производство работ по методу сверху вниз вследствие необходи­мости поддерживать перекрытия, ра­ботающие как распорки во время строительства, подразумевает уст­ройство свайного либо свайно-плитного фундамента. На рис. 6 показаны временные (стальные трубы) и пос­тоянные буровые колонны (железо­бетонные конструкции) на сваях при строительстве сверху вниз.

Так как производство ограждения котлована, фундамента, выемка грун­та и строительство подземных эта­жей, а также зачастую надземной конструкции ведется параллельно во времени, необходимо тесное сотруд­ничество между всеми проектиров­щиками, подрядчиками и заказчиком.

Рис. 6. Устройство временных и постоянных буровых колонн.При многих преимуществах ме­тода строительства сверху вниз он в большинстве случаев ведет к удоро­жанию строительного производства по сравнению со строительством в открытом котловане. Производство зачастую осложняется большим коли­чеством логических зависимостей, та­ким образом, осложняется параллель­ное ведение различных видов работ. Особую сложность представляет со­бой организация снабжения и логисти­ки при подобном виде работ. Необхо­димо отметить, что устройство котло­вана по методу сверху вниз требует высокой квалификации подрядчика и детальной проектной проработки.

Так как производство котлована по методу сверху вниз считается одним из самых сложных видов строительно­го производства с геотехнической точ­ки зрения, необходимо предусматри­вать комплексную программу монито­ринга во время строительства.