Новые технологии при строительстве второй сцены Мариинского театра

Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Петербургский государственный университет путей сообщения»

Кафедра «Экономика и менеджмент в строительстве»

Реферат на тему:

Новые технологии при строительстве второй сцены

Мариинского театра

Санкт-Петербург, 2012

Содержание

Введение

1. Метод струйной цементации грунтов (Jet grouting)

2. Виды технологии

3. Преимущества

4. Технологическое оборудование

5. Стена в грунте. метод и технология

6. «Закрытый» способ выработки горной породы

7. Технологии строительства

Заключение

Используемая литература

струйная цементация грунт строительство

Введение

Полномасштабное строительство второй сцены Государственного Академического Мариинского театра началось в июне 2007 года. Через полгода на площадке было зафиксировано превышение осадков земной поверхности. Создалась аварийная ситуация для стоящих близи зданий и сооружений. Для разработки новой технологии ведения работ был создан научно-технический под председательством вице-губернатора Петербурга А.И. Вахмистрова и академика РААСН В.А. Ильичева. В этот же момент к строительству было решено подключить ведущую строительную компанию Петербурга по подземным работам - ОАО «Метрострой».

В кратчайшие сроки научно-техническим советом был рассмотрен и одобрен новый технологический проект строительства подземной части театра, который предполагал усиление шпунтового ограждения по периметру котлована и ведение дальнейшего строительства поэтапно с нулевой отметки до отметок минус 4, 8 и 12 метров соответственно.

Одновременно вести работы по всему периметру на одной отметке небезопасно, так как, даже не смотря на дополнительное усиление, возникнет опасность подвижки стены внутрь котлована. Поэтому для оптимизации строительного процесса и обеспечения безопасности находящихся вблизи исторических зданий работа по сооружению подземной части оперной сцены была разбита на отдельные зоны или участки. Проект реализовывался поэтапно в строго определенной технологической последовательности и в соответствии с утвержденным графиком.

Задача по укреплению стен котлована размером 150х80 метров выполнена с применением технологии струйной цементации (Jet grouting). По всему периметру площадки возведена «стена в грунте». Работа по выработке грунта велась так называемым «закрытым» способом, который применяется ОАО «Метрострой» при строительстве объектов метрополитена. Суть его заключается в том, что грунт разрабатывается под бетонной плитой с применением специальной техники и механизмов и подается на поверхность через технологические окна. Практически все технологические окна располагаются на местах будущих лестничных проемов и местах расположения театрального оборудования. Среднесуточный объем разрабатываемого грунта составил порядка 700 кубических метров. Технологии метростроения, среди которых и струйная цементация, и «закрытый» способ выработки горной породы, и еще немало технологических и инженерных решений, заметно повлияли на ход строительства второй сцены в положительную сторону и позволили говорить о сдаче всего объекта в намеченные сроки.

1. Струйная цементация грунтов (Jet-grouting)

Технология струйной цементации грунтов появилась практически одновременно в трех странах - Японии, Италии, Англии. Инженерная идея оказалась настолько плодотворной, что в течение последнего десятилетия технология струйной цементации мгновенно распространилась по всему миру, позволяя не только более эффективно решать традиционные задачи, но и найти новые решения иных многочисленных сложных проблем в области подземного строительства.

Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивании грунта с цементным раствором в режиме «mix-in-place» (перемешивание на месте). После твердения раствора образуется новый материал -- грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками.

По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов -- от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов.

Другим важным преимуществом технологии является чрезвычайно высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов. Это дает возможность уже на этапе проектирования и заключения подрядных договоров достаточно точно рассчитать геометрические и прочностные характеристики создаваемой подземной конструкции.

Область применения:

Из всего чрезвычайно обширного списка практических приложений технологии приведем лишь некоторые:

- укрепление слабых грунтов (например, при строительстве тоннелей и коллекторов)

- ограждение котлованов в обводненных грунтах,

- устройство противофильтрационных завес,

- усиление фундаментов при реконструкции и надстройке зданий,

- укрепление грунтов в основании плитных фундаментов,

- повышения устойчивости склонов и откосов,

- заполнение карстовых полостей в трещиноватых скальных грунтах.

2. Виды технологии

Существует три основных разновидности технологии:

Однокомпонентная технология (Jet1).

В этом случае разрушение грунта производят струей цементного раствора. Давление нагнетания раствора составляет 400-500 атм. Технология Jet1 наиболее проста в исполнении, требует минимального комплекта оборудования, однако диаметр получаемых свай также является наименьшим по сравнению с другими вариантами технологии. Так, например, в глинистых грунтах диаметр грунтоцементных свай не превышает 600 мм, в песчаных грунтах диаметр свай составляет 700-800 мм.

Двухкомпонентная технология (Jet2).

В этом варианте для увеличения длины водоцементной струи используют энергию сжатого воздуха. Для раздельной подачи в монитор цементного раствора и сжатого воздуха применяют двойные полые штанги. По внутренним штангам подают цементный раствор, а по внешним - сжатый воздух. Диаметр свай, получаемых по этой технологии, в глинах достигает 1200 мм, а в песках - 1500 мм.

Трехкомпонентная технология (Jet3).

Этот вариант отличается от предыдущих тем, что водовоздушная струя используется исключительно для размыва грунта и образования в нем полостей, которые в последствии заполняются цементным раствором. Преимуществом данного варианта является получение колонн из чистого цементного раствора. К недостаткам следует отнести сложность технологической схемы, требующей применения тройных штанг, а также дополнительного технологического оборудования. При правильном подборе технологических параметров можно получить сваи диаметром 2500 мм.

3. Преимущества технологии

· Отсутствие негативного воздействия на фундаменты близко расположенных зданий: отсутствие вибраций, ударных нагрузок, сильных шумовых эффектов, существенных осадок фундаментов и подъемов поверхности грунта;

· Возможность работы в стесненных городских условиях. Расположение на участке устройства свай только буровой установки, а весь узел приготовления цементного раствора располагается в любом месте, удобным для подъезда цементовоза;

· Возможность укрепления бортов котлована без горизонтальных распорок. Для устройства котлованов без распорок грунтоцементные сваи армируются трубами, двутаврами. При значительных глубинах котлованов для обеспечения устойчивости ограждения дополнительно используются грунтоцементные анкеры;

· Возможность работы в слабых и водонасыщенных грунтах, в грунтах с крупными твердыми включениями, в том числе и строительного мусора;

· Производство работ в зимнее время (до -- 20°);

· Маленький диаметр лидерной скважины позволяет, например, при усилении фундаментов выполнять сваи диаметром 500-1500 мм через отверстие диаметром 112 мм.

· Высокая скорость сооружения грунтоцементных свай,

· Исключение необходимости предварительной отрывки котлованов, строительного водопонижения, предварительного усиления

· фундаментов соседних зданий и переноса инженерных коммуникаций;

Помимо указанных выше преимуществ, в сравнении с альтернативными способами выполнения указанных сооружений, таких, например, как «стена в грунте», буронабивные, буроинъекционные сваи и др., струйная цементация позволяет:

При сооружении противофильтрационных завес (ПФЗ) обеспечивает надежную стыковку смежных секций -- благодаря сканирующей обработке высокоскоростной струей стыкуемой поверхности смежной секции;при сооружении подземных гаражей примыкать их вплотную к зданию -- так как выемка грунта производится после выполнения основных несущих конструкций;при сооружении опорных колонн (свай) обеспечивать требуемый их диаметр без использования обсадных труб или глинистого раствора для поддержания стенок выработки в ;ходе технологического процесса, сооружать указанные конструкции при большой мощности слабых грунтов в основании -- благодаря возможности выполнять уширенную подошву без усложнения технологического процесса и пр.

Струйная цементация грунтов позволяет эффективно выполнять устройство «сухих» котлованов, камер и горнопроходческие работы в слабых обводненных грунтах. И очень часто является единственно возможной. Компактность и мобильность оборудования позволяет работать в стесненных городских условиях. Для установки комплекса оборудования и подготовки понадобиться всего один день.

Сущность технологии

Устройство грунтоцементных свай (Jet свай) выполняется в два этапа - в процессе прямого и обратного хода буровой колонны.

Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки.

В процессе обратного хода в форсунки (сопла) монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.

Схема устройства грунтоцементных свай

Прочность грунтоцемента на сжатие в песчаных грунтах составляет в среднем 5-10 МПа, в глинистых ¬- 2-4 МПа. В некоторых случаях возможно достижение более высоких прочностей, для этого используется повышенный расход цемента и струйная цементация выполняется до полного замещения грунта.

Для более подробного изучения технологии струйной цементации имеется книга Малинина А.Г. «Струйная цементация».

4. Технологическое оборудование

Комплект технологического оборудования, необходимый для производства струйной цементации грунтов с использованием технологического варианта Jet1, включает:

- цементировочный насос высокого давления;

- миксерную станцию;

- буровую установку;

- силос для хранения цемента.

Для технологического варианта Jet2 дополнительно необходим компрессор, а для технологического варианта Jet3 - компрессор и второй насос для нагнетания цемента.

Для приготовления цементного раствора в больших количествах необходима миксерная станция производительностью 10-20 м3/час.

Буровая установка, применяемая в технологии струйной цементации, должна быть оснащена дополнительным устройством автоматизированного подъема буровой колонны с заданной скоростью.

5. Стена в грунте - современный метод устройства

Стена в грунте - конструкция, позволяющая быстро, прочно и экономично возводить конструкции. Когда в городе возводится новое здание, ограниченные размеры стройплощадки не позволяют соблюдать естественный уклон выемки грунта. В частности - это участки, которые зажаты между двумя и более уже существующими зданиями. Стена в грунте - технология, которая позволяет реализовать абсолютно любой проект, при этом сделать реализацию максимально надежной. Стена в грунте может быть выполнена разными способами в зависимости от глубины заложения и других условий. Многие виды ограждающих материалов требуют наличия высокопроизводительной дренажной системы, так как инфильтрационная вода, проходящая сквозь стену под давлением, впоследствии повлияет на гидроизоляцию самого здания и может стать причиной серьезного повреждения или даже разрушения фундамента.

Кроме этого, данная технология и наличие эффективного дренажного слоя позволяют строителям возводить несущую стену и ее гидроизоляцию в комфортных условиях сухой стройплощадки. В готовых сооружениях поступающие воды отводятся, не создавая при этом нагрузки, или уровень грунтовых вод вокруг здания приводится к одному уровню, чем достигается равномерное распределение гидростатической нагрузки на гидроизоляцию.

Метод Стена в Грунте реализуется с использованием современных материалов. Для устройства стены в грунте используются мембраны Delta Ms (Дельта Мс) и Delta MS 20 (Дельта Мс 20), которые устанавливаются в качестве постоянной опалубки либо горизонтально, либо вертикально - между ограждающей стеной и несущей стеной сооружения, которая заливается из бетона. В этом случае торкретбетон или геотекстиль выступают в качестве фильтрующего слоя, предохраняя дренажные каналы от заиливания частицами грунта. Метод Стена в Грунте позволяет уже на этапе строительства отводить и изменять направление поступающих вод, чтобы не препятствовать процессу твердения бетона.

Выбор типа используемого профилированного полотна при методе строительства Стена в грунте зависит от прогнозируемого водопритока: при уклоне i=1 дренажная способность Дельта МС (Delta Ms) равна 2,25 л/с*м, у Delta MS 20 (Дельта Мс 20) она составляет 10 л/с*м.

Для монтажа полотен используются специальные крепежные элементы: пластиковые дюбели или иные фиксаторы. Для улучшения изоляционных свойств перехлесты можно проклеивать специальными лентами с высокими адгезийными свойствами.

Таким образом, суть всего метода заключается в обеспечении надежной защиты будущей конструкции при разработке котлованов самых различных диаметров. Особую значимость способ стена в грунте имеет в тех ситуациях, если требуется приблизить ограждения котлованов к имеющимся фундаментам (на расстояние менее 1 метра). Эффективность данного метода актуальна при сложных гидрогеологических условиях, при ведении строительных работ на большой глубине (для сооружения транспортных и других видов тоннелей).

6. «Закрытый» способ выработки горной породы

Закрытый способ работ -- способ сооружения тоннелей без вскрытия поверхности земли (при помощи шахт и подходных штолен).

Закрытые способы строительства тоннелей применяются как для строительства тоннелей глубокого (>20 м), так и мелкого залегания.

В зависимости от того, в какой породе располагается тоннель, выбирают ту или иную технологию строительства:

7. Технология строительства

Устойчивые грунты средней крепости и крепкие

· Горный способ проходки с использованием буровзрывных работ -- производится обуривание забоя шпурами в которые закладывают заряды взрывчатого вещества и затем происходит взрыв, разрушающий горную породу. Разрушенная порода транспортируется на поверхность, устраивается сначала временная крепь, а затем постоянная обделка.

· Комбайновый способ проходки -- похож на предыдущий, но разработка грунта осуществляется не взрывами, а при помощи специальных тоннелепроходческих комбайнов с рабочими органами различных типов.

Сильнотрещиноватые и мягкие породы

· Новоавстрийский способ проходки (проходка с использованием податливого свода) -- временная крепь (обычно набрызг-бетон плотно нанесённый на породу и армированный) работает совместно с прилегающим грунтовым массивом, укреплённым анкерами, при этом основные нагрузки воспринимает массив. Такая конструкция крепи позволяет увеличить устойчивость свода выработки, без загромождения сечения тоннеля временной крепью. Постоянная обделка может возводиться на значительном удалении от забоя сразу по всему сечению с использованием высокопроизводительных механизмов.

· Щитовой метод проходки -- при помощи проходческого щита проводится разработка грунта на полное сечение, а затем сооружение обделки тоннеля.

В неустойчивых, обводнённых грунтах и агрессивных средах

Специальные способы проходки -- с применением сжатого воздуха, замораживания, водопонижения или закрепления грунтов специальными растворами.

Щитовой метод проходки с использованием активного пригруза забоя -- при помощи специальных механизированных проходческих щитов, имеющих герметичную призабойную зону. Активный пригруз может создаваться либо грунтом, перемешивемым в призабойной зоне, либо специально нагнетаемыми бентонитовой суспензией или сжатым воздухом.

В 2011 году ОАО "Метрострой" снова пришел на площадку второй сцены Мариинского театра уже с тем, чтобы завершить строительно-монтажные работы и выполнить архитектурное решение интерьеров, а также смонтировать инженерное и техническое оборудование. Срок сдачи всех работ - конец 2012 года.

Метод «Стена в Грунте»

1. Грунтовая вода в породе.

2. Вертикальный отвод грунтовой воды через Delta Ms (Дельта Мс) или Delta MS 20 (Дельта Мс 20)

3. Полотно Дельта МС (Delta Ms) или Delta MS 20 (Дельта Мс 20)

4. горная порода

5. Торкретбетон или геотекстиль

6. Залитый на месте гидроизолированный бетон. Также в качестве гидроизоляции могут служить следующие материалы: Сам водонепроницаемый бетон, Рулонная гидроизоляция, Несколько слоев битумной гидроизоляции

7. Опалубка

8. Бетонная оболочка (основание)

9. Арматурный каркас

10. Основание из прессованного гравия или щебня

11. Основание из породы

12. Дренажная труба

13. Отвод воды к водосборнику

Метод струйчатой цементации

Используемая литература

1. Малинин А.Г. «Струйная цементация».

2. http://www.metro.ru/library/

3. http://www.metrostroy-spb.ru/tehnologii/metody_stroitelstva/

4. http://www.metrostroy-spb.ru/obekty/stroyawiesya_obekty/gamt2/

5. http://profilirovannaja-membrana.ru/stena-v-grunte.html

6. www.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru