Проектирование

• Этап 1. (Оценка исходных данных)
• Этап 2. (Вариантность решений)
• Этап 3. (Проект стадии «П», расчеты)
• Этап 4. (Проект стадии «Р», строительство)
• Наша информационная база
• Дополнительные услуги по проектированию

Наша компания представляет к вашим услугам свой накопленный многолетний опыт в сфере проектирования котлованов, фундаментов, свай и надземных металлических конструкций. Основным направлением проектирования является разработка проектов шпунтовых ограждений котлованов, подпорных стен и причалов.

Первоначальные эскизные решения проекта, результаты предварительных и окончательных расчетов шпунта – всегда являются открытой информацией для технической службы Заказчика, что делает возможным на первом этапе оценить экономическую сторону проекта и при необходимости внести корректировки и дополнения.

Как же происходит проектирование шпунтовых ограждений, какие основные этапы в этом процессе?

Основные этапы выполнение проекта шпунтового ограждения:

Этап 1. (Оценка исходных данных)

В первую очередь, при разработке проекта фундаментов или котлована оцениваются инженерно-геологические условия площадки строительства – определяются «надежные» слои грунта, строятся графики изменения влажности и прочностных характеристик грунта по глубине (рис.1), анализируется горизонт подземных вод. Выполняется сопоставление исходных геологических данных с данными геобазы по Санкт-Петербургу, определяется достоверность представленных инженерно-геологических изысканий.

Качественная оценка грунтовых условий площадки строительства позволяет в дальнейшем применить оптимальное и надежное решение при проектировании ограждающих конструкций котлована.

Рис.1. Графики изменения характеристик грунта по глубине на одном из объектов в Санкт-Петербурге (Адмиралтейский район)

Этап 2. (Вариантность решений)

Вторым этапом проекта является разработка двух, трех вариантов ограждения с учетом таких факторов как: надежность, техническая реализуемость, обоснованность решения, экономическая эффективность, возможность повторного использования шпунта или его извлечения.

Варианты решения ограждения котлована различаются по марке и длине шпунта, наличию и виду распорной системы (рис.1, 2), этапности откопки котлована и применению дополнительных мер по обеспечению жесткости конструкции в целом – например, необходимости применения системы jet-grouting, позволяющей создавать распорные грунто-бетонные массивы и горизонты ниже дна котлована.

Как правило, многие факторы влияют на выбор конструктивной схемы ограждающей конструкции, наиболее неблагоприятные из них – наличие значительных торфяных отложений и слабых грунтов, промышленных отходов, гидрозол, напорных вод, динамических воздействия вблизи котлована, складирование строительных материалов у бровки котлована (рис.3) и другие.

Второй этап является важным - определяется конструктивная схема конструкций и последовательность ведения работ при разработке котлована.

Рис.2. Общий вид распорной системы котлована

Рис.3. Варианты нагружения бровки котлована

Этап 3. (Проект стадии «П», расчеты)

После выбора конструктивной схемы котлована – выполняется основной комплекс аналитических и численных расчетов ограждения.

Аналитические и графо-аналитические расчеты реализуются методами Костерина Э.В., Якоби Э.К., Блюма-Ломейера и др. Численное моделирование выполняются в плоской, и в пространственной постановке в программном комплексе Plaxis 2D/3D (рис.4.), где моделируется геотехническая ситуация на площадке строительства, элементы шпунтового ограждения, распорной системы, задается последовательности выемки грунта. Расчетом проверяется устойчивость и прочность ограждающей конструкции.

Справка: Plaxis 3D Foundation – трехмерная программа, разработанная для расчетов фундаментных конструкций, котлованов, шельфовых конструкций. Программный комплекс является признанным в мире расчетным инструментом для геотехнических расчетов.

В качестве расчетной модели при конечно-элементом (КЭ) расчете котлованов используется модель упрочняющегося грунта - модель Hardening Soil Model (HSM), которая наиболее реалистично отражает поведение грунтов при выемке грунта по сравнению с КЭ моделью Кулона-Мора. Модель упрочняющегося грунта учитывает как пластическое уплотнение, так и пластический сдвиг вследствии девиаторного нагружения. При девиаторном нагружении жесткость грунта уменьшается с одновременным развитием необратимых пластических деформаций.

Рис.4. Расчетная схема котлована

Опасно строить ли строить в плотной городской застройке? - Строить без геотехнического обоснования – опасно, и в итоге дорого для Застройщика.

При строительстве котлована или подпорной стены в условиях плотной городской застройки необходимо не только определять усилия и деформации в шпунтовом ограждении, но также оценивать влияние строительства котлована на существующие здания и сооружения.

Известно, что при строительстве котлована вокруг него образуется мульда оседания (оседание поверхности грунта в виде «воронки»), которая влияет на существующие здания (рис.5), развитие мульды происходит постепенно на расстояние до 3-х и более глубин котлована в сторону от ограждения котлована.

Величины дополнительных деформаций грунта существующих зданий при строительстве новых сооружений достаточно жестко ограничены нормативными документами (ТСН-302-2004, таб.4.2.), однако такие ограничения оправданы и позволяют избежать аварийных ситуаций.

Рис.5. Мульда оседания грунта вокруг котлована (вертикальные деформации), деформированная схема ограждения.

Итак, на третьем этапе шпунт рассчитывается на прочность и устойчивость, оценивается влияние нового строительства на существующие здания, коллекторы, конструкции метрополитена, дороги, тоннели и т.п.

Определяется технология погружения шпунта. В условиях городской застройки погружение шпунта выполняется щадящим методом - статическим вдавливанием японской установкой фирмы Giken, а на открытых площадках – стандартными вибропогружателями (рис.6).

Рис.6. Устройство шпунта: а) статическое вдавливание установкой Giken; б) вибропогружение шпунта.

Этап 4. (Проект стадии «Р», строительство)

Заключительным этапом при разработке проекта является подготовка рабочих чертежей стадии «Р» и непосредственно реализация проекта, при этом необходима совместная работа авторского и технического надзоров за строительством, соблюдение технологии и последовательности выполнения работ.

При строительстве вблизи существующих зданий необходимо обязательно выполнять мониторинг за их осадками и деформациями новых строительных конструкций.

Наша информационная база

• обширная база инженерно-геологических изысканий в Санкт-Петербурге;
• собственные базы по стабилометрическим, компрессионным и сдвиговым испытаниям грунтов;
• библиотека нормативной литературы РФ, Германии, Австрии, а также по проектированию и научным исследованиям в различных областях строительства – 20 000 наим.;
• информационное научное сотрудничество с известными институтами России, Германии, Австрии, Италии, Японии.

Дополнительные услуги по проектированию

• оценка несущей способности различных типов свай;
• аналитические и численные расчеты фундаментов зданий;
• оценка влияния нового строительства на существующие здания;
• технико-экономическое обоснование различных вариантов фундаментов;
• проектирование металлических конструкций, распорных систем, узлов и т.п.;
• выполнение рабочей документации;
• макетирование проектируемых зданий и конструкций;
• независимая экспертиза выполненных проектов.