способ возведения многоэтажного подземного сооружения (варианты)

Формула изобретения

1. Способ возведения многоэтажного подземного сооружения, характеризующийся тем, что он предусматривает выполнение по контуру возводимого сооружения стен в грунте, выполнение на спланированной поверхности грунта перекрытия с распорным креплением его к возведенным стенам в грунте, монтаж инвентарной несущей конструкции с опиранием ее на возведенные в грунте стены и крепление к инвентарной несущей конструкции наращиваемых подвесок с последующей разработкой грунта под перекрытием в пространстве, ограниченном стенами, ярусами, с высотой каждого яруса, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения, и возведением после разработки грунта каждого яруса, кроме последнего, соответствующего перекрытия, а после разработки грунта последнего яруса - фундаментной плиты, причем при возведении каждого перекрытия после разработки грунта очередного яруса производят наращивание подвесок на высоту яруса и крепление к ним соответствующего перекрытия, а после возведения фундаментной плиты возводят капитальные колонны, присоединяют к ним перекрытия, после чего инвентарную конструкцию демонтируют, а подвески либо демонтируют, либо, по крайней мере, часть из них используют в составе соответствующих капитальных колонн.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждое перекрытие выполняют со строительным подъемом, величину которого определяют из соотношения

S_i - строительный подъем i-гo перекрытия, м;

S - прогиб инвентарной несущей конструкции от веса всех перекрытий, м;

n - общее число перекрытий подземного сооружения;

i - номер перекрытия, считая от верхнего;

Т - допускаемый для перекрытия эксцентриситет передачи сжимающей силы, м.

3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что перед монтажем инвентарной несущей конструкции между возведенными в грунте стенами выполняют, по крайней мере, одну промежуточную опору, а при монтаже инвентарную несущую конструкцию опирают на возведенные в грунте стены и промежуточную опору.

4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что инвентарную несущую конструкцию выполняют сквозной.

5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что каждое перекрытие выполняют, по крайней мере, с одним проемом, через который производят разработку грунта под перекрытием, его удаление и выполнение соответствующего нижележащего перекрытия.

6. Способ возведения многоэтажного подземного сооружения, характеризующийся тем, что он предусматривает выполнение по контуру возводимого сооружения стен в грунте, выполнение на спланированной поверхности грунта перекрытия с усиливающим поясом и распорным креплением перекрытия с усиливающим поясом к возведенным в грунте стенам, установку на этом перекрытии секций капитальных колонн и выполнение вышележащего перекрытия, установку между перекрытиями инвентарных наклонных элементов с креплением их к перекрытиям закладным и образованием наклонными элементами и перекрытиями пространственной несущей конструкции, после чего производят разработку грунта под нижним из перекрытий в пространстве, ограниченном стенами, ярусами с высотой яруса, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения, причем в первом из ярусов к пространственной несущей конструкции крепят наращиваемые подвески, в каждом из ярусов, кроме последнего, после разработки грунта возводят перекрытие, производят наращивание подвесок с креплением к ним перекрытий, а после разработки грунта последнего яруса выполняют фундаментную плиту и наращивают капитальные колонны, а затем инвентарные элементы несущей конструкции демонтируют, а подвески либо демонтируют, либо по крайней мере часть из них, используют в составе соответствующих капитальных колонн.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что перекрытия выполняют со строительным подъемом, величину которого определяют из соотношения

S_i - строительный подъем i-го перекрытия, начиная с третьего, м;

S - общий прогиб пространственной несущей конструкции, м;

n - общее число перекрытий;

i - номер перекрытия, считая от верхнего перекрытия;

Т - допускаемый эксцентриситет передачи на перекрытие сжимающего усилия, м.

8. Способ по любому из пп.6 и 7, отличающийся тем, что перед установкой наклонных элементов между возведенными в грунте стенами выполняют по крайней мере одну промежуточную опору, а образованную пространственную несущую конструкцию опирают на возведенные в грунте стены и промежуточную опору.

9. Способ по любому из пп.6-8, отличающийся тем, что каждое перекрытие выполняют, по крайней мере, с одним проемом, через который производят разработку грунта под перекрытием, его удаление и выполнение соответствующего нижележащего перекрытия.

10. Способ по любому из пп.6-9, отличающийся тем, что перекрытие с усиливающим поясом выполняют с предварительным напряжением.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области строительства, а именно к способам возведения многоэтажных подземных сооружений различного назначения открытым способом.

Известен способ возведения подземных многоэтажных сооружений, при использовании которого под каждую колонну роют котлованы глубиной, соответствующей высоте сооружения, затем опускают в котлован арматуру и производят бетонирование колонн в опалубке до уровня перекрытия следующего этажа, разрабатывают забой и проводят в забое бетонирование плиты перекрытия. В такой последовательности работы ведут до последнего этажа, при этом вокруг каждого этажа устанавливают шпунтовое ограждение (см. патент Франция № 2067521, МПК E 02 D 29/04, 1971).

Недостатком этого известного способа является сложность выполнения и низкая производительность при проведении в забое работ по разработке грунта под возведенным перекрытием и бетонированию следующего перекрытия, что приводит к увеличению сроков и удорожанию строительства.9

Известен способ строительства многоэтажных подземных сооружений, включающий возведение каркаса сооружения и установку свайных опор, бетонирование на поверхности грунта нижнего междуэтажного перекрытия с образованием в нем отверстий для свободного прохождения опор, последующего бетонирования второго и других вышерасположенных перекрытий и образование из них штабеля перекрытий, подвешивание штабеля перекрытий к головным частям опор, разработку котлована путем выемки грунта под нижним перекрытием штабеля в один или несколько этапов, и последующее опускание штабеля перекрытий вдоль опор на всю высоту котлована или на высоту, которая соответствует одному этапу выемки грунта, и закрепление перекрытий на опорах (см. заявку Германии № 2540330, МПК E 02 D 29/04, 1976).

Данный способ является достаточно индустриальным и высокопроизводительным, однако он технологически сложен и приводит к удорожанию строительства, поскольку требует обеспечения высокой точности изготовления и жесткости каркаса для восприятия давления окружающего породного массива. Недостаток этого способа заключается также в необходимости разработки специальных устройств, обеспечивающих надежное подвешивание штабеля перекрытий на опорах в верхнем и промежуточных положениях при поэтапной выемке грунта при разработке котлована. Кроме того, разработка грунта под временно подвешенным штабелем перекрытий является операцией с повышенной опасностью производства работ.

Известен способ строительства многоэтажного подземного сооружения с одновременной разработкой котлована, включающий подготовительные работы, при которых в грунте выполняют ограждающую по периметру подземное сооружение стену по всей высоте сооружения, создание верхнего перекрытия на отметке, близкой к отметке дневной поверхности грунта, и последующую поэтапную разработку котлована, при которой на каждом этапе, кроме завершающего, под созданным вышележащим перекрытием с помощью землеройных и транспортирующих средств разрабатывается котлован на глубину ниже следующего нижележащего междуэтажного перекрытия, возведением которого заканчивают этот этап (см. заявку Европейского Патентного Ведомства № 0560660, МПК E 02 D 29/04, 1993). Этот известный способ предусматривает последовательное сверху вниз выполнение междуэтажных перекрытий из больших железобетонных плит, каждую из которых отливают на заданном уровне расположения соответствующего перекрытия в опалубке, размещенной внутри строящегося сооружения, а затем изготовленную плиту устанавливают путем простого горизонтального перемещения по консолям, предварительно выполненным на находящихся одна против другой внутренних поверхностях продольных параллельных частей ограждающей подземное сооружение стены.

Вышеописанный известный способ удобен для строительства узких протяженных подземных сооружений, межстеновой пролет которых можно перекрыть одной плитой, однако он практически не пригоден для строительства подземных сооружений, имеющих значительную ширину. Изготовление плит междуэтажных перекрытий внутри строящегося сооружения исключает трудоемкие операции по транспортировке плит внутрь сооружения, однако приводит к увеличению сроков строительства в связи с тем, что изготовленную плиту извлечь из опалубки, переместить по консолям и установить на место в возводимое перекрытие можно лишь после достижения бетоном плиты необходимой прочности.

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ строительства многоэтажного подземного сооружения с одновременной разработкой котлована, включающий подготовительные работы, при которых в грунте выполняют ограждающую по периметру подземное сооружение стену по всей высоте сооружения, создание верхнего перекрытия на отметке, близкой к отметке дневной поверхности грунта, и последующую поэтапную разработку котлована, при которой на каждом этапе, кроме завершающего, под созданным вышележащим перекрытием с помощью землеройных средств и транспортирующих удаляемых грунт средств разрабатывается котлован на глубину ниже следующего нижележащего междуэтажного перекрытия, возведением которого заканчивается этот этап, отличающийся тем, что при проведении подготовительных работ устанавливают сваи в местах проектного расположения колонн сооружения и разрабатывают пионерную траншею с пандусом, заглубляя упомянутую траншею ниже первого междуэтажного перекрытия, при последующем создании верхнего перекрытия в нем оставляют проем под пандусом, на каждом этапе разработки котлована, кроме завершающего, вначале в зонах, примыкающих по периметру к ограждающей сооружение стене, оставляют грунт полностью неразработанным, а затем его после разработки центральной части котлована этого этапа частично удаляют, понижая поверхность грунта до отметки проектного расположения нижней поверхности очередного нижележащего междуэтажного перекрытия, и начинают с названных зон возведение очередного междуэтажного перекрытия, в котором оставляют проем над пандусом пионерной траншеи, которую предварительно до завершения возведения этого междуэтажного перекрытия заглубляют ниже следующего нижележащего междуэтажного перекрытия, соответственно продлевая пандус, а на завершающем этапе разработки котлована пионерную траншею с пандусом заглубляют до отметки проектного расположения нижней поверхности фундаментной плиты, удаляют грунт до этой отметки по площади котлована и сооружают фундаментную плиту, после чего убирают пандус, постепенно заделывая на освободившихся местах проемы в фундаментной плите и в междуэтажных и верхнем перекрытиях ( см. RU 2136818 C1, 10.09.1999, МПК 7 E 02 D 29/055).

Недостатком известного способа является значительная трудоемкость при производстве земляных работ вследствие наличия значительного количества свай, возводимых на начальном этапе строительства, которые требуют больших затрат средств, стесняют подлежащее разработке пространство, а также могут быть повреждены в процессе выполнения земляных работ под междуэтажными перекрытиями.

Задачей настоящего изобретения является снижение трудо-и материалозатрат при возведении многоэтажного подземного сооружения в условиях тесной городской застройки при одновременном ускорении процесса возведения за счет упрощения процесса разработки грунта под служащими распорной крепью перекрытиями при одновременном повышении надежности распорной крепи.

Задача согласно первому варианту способа по изобретению решается за счет того, что способ возведения многоэтажного подземного сооружения предусматривает выполнение по контуру возводимого сооружения стен в грунте, выполнение на спланированной поверхности грунта перекрытия с распорным креплением его к возведенным стенам в грунте, монтаж инвентарной несущей конструкции с опиранием ее на возведенные в грунте стены и крепление к инвентарной несущей конструкции наращиваемых подвесок с последующей разработкой грунта под перекрытием в пространстве, ограниченном стенами, ярусами, с высотой каждого яруса, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения, и возведением после разработки грунта каждого яруса, кроме последнего, соответствующего перекрытия, а после разработки грунта последнего яруса - фундаментной плиты, причем при возведении каждого перекрытия после разработки грунта очередного яруса производят наращивание подвесок на высоту яруса и крепление к ним соответствующего перекрытия, а после возведения фундаментной плиты возводят капитальные колонны, присоединяют к ним перекрытия, после чего инвентарную конструкцию демонтируют, а подвески либо демонтируют либо, по крайней мере, часть из них используют в составе соответствующих капитальных колонн.

При этом каждое перекрытие могут выполнять со строительным подъемом, величину которого определяют из соотношения

где Si - строительный подъем i-го перекрытия (м);

S - прогиб инвентарной несущей конструкции от веса всех перекрытий (м);

n - общее число перекрытий подземного сооружения;

i - номер перекрытия, считая от верхнего;

Т - допускаемый для перекрытия эксцентриситет передачи сжимающей. силы (м);

Перед монтажом инвентарной несущей конструкции между возведенными в грунте стенами может быть выполнена, по крайней мере, одна промежуточная опора, и при монтаже инвентарную несущую конструкцию могут опирать на возведенные в грунте стены и промежуточную опору.

Инвентарную несущую конструкцию могут выполнять сквозной. Каждое перекрытие могут выполнять, по крайней мере, с одним проемом, через который производят разработку грунта под перекрытием, его удаление и выполнение соответствующего нижележащего перекрытия.

Согласно второму варианту, задача решается за счет того, что способ возведения многоэтажного подземного сооружения предусматривает выполнение по контуру возводимого сооружения стен в грунте, выполнение на спланированной поверхности грунта перекрытия с усиливающим поясом и распорным креплением перекрытия с усиливающим поясом к возведенным в грунте стенам, установку на этом перекрытии секций капитальных колонн и выполнение вышележащего перекрытия, установку между перекрытиями инвентарных наклонных элементов с креплением их к перекрытиям закладным и образованием наклонными элементами и перекрытиями пространственной несущей конструкции, после чего производят разработку грунта под нижним из перекрытий в пространстве, ограниченном стенами, ярусами с высотой яруса, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения, причем в первом из ярусов к пространственной несущей конструкции крепят наращиваемые подвески, в каждом из ярусов, кроме последнего, после разработки грунта возводят перекрытие, производят нарщивание подвесок с креплением к ним перекрытий, а после разработки грунта последнего яруса выполняют фундаментную плиту и наращивают капитальные колоны, а затем инвентарные элементы несущей конструкции демонтируют, а подвески либо демонтируют либо, по крайней мере, часть из них используют в составе соответствующих капитальных колонн.

При этом перекрытия могут выполнять со строительным подъемом, величину которого определяют из соотношения

где Si - строительный подъем i-го перекрытия, начиная с третьего (м);

S - общий прогиб пространственной несущей конструкции (м);

n - общее число перекрытий;

i - номер перекрытия, считая от верхнего перекрытия;

Т - допускаемый эксцентриситет передачи на перекрытие сжимающего усилия (м).

Перед установкой наклонных элементов между возведенными в грунте стенами могут выполнить, по крайней мере одну промежуточную опору, а образованную пространственную несущую конструкцию могут опирать на возведенные в грунте стены и промежуточную опору.

Каждое перекрытие могут выполнять, по крайней мере, с одним проемом, через который производят разработку грунта под перекрытием, его удаление и выполнение соответствующего нижележащего перекрытия.

Перекрытие с усиливающим поясом может быть выполнено предварительно напряженным.

Технический результат, обеспечиваемый обоими вариантами способа возведения многоэтажного подземного сооружения, состоит в сокращении трудо-и материалозатрат на возведение многоэтажного подземного сооружения, особенно в условиях тесной городской застройки, повышении надежности работ по возведению сооружения, упрощении процесса разработки грунта при высокой надежности крепления котлована под строящееся сооружение и минимизации деформаций окружающего породного массива.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематично изображено многоэтажное подземное сооружение, возводимое способом по первому варианту, продольный разрез.

На фиг.2-то же, с промежуточной опорой;

На фиг.3-то же, по второму варианту выполнения способа;

На фиг.4-то же, с промежуточной опорой.

Способ согласно первому варианту осуществляют следующим образом.

По контуру 1 возводимого многоэтажного подземного сооружения 2 в грунте 3 выполняют стены 4 методом "стена в грунте". На спланированной поверхности 5 грунта 3 выполняют перекрытие 6, имеющее, по крайней мере, один проем 7. Перекрытие 6 выполняют с распорным креплением его к возведенным в грунте 3 стенам 4. Затем осуществляют монтаж инвентарной несущей конструкции 8 с опиранием ее на возведенные в грунте 3 стены 4. Инвентарную несущую конструкцию 8 выполняют, в частности, сквозной, в виде системы горизонтальных 9 и жестко прикрепленных к ним наклонных 10 элементов, образующих в период возведения подземного сооружения 2 систему раскосных ферм 11, опорные узлы 12 которых опирают на стены 4. К несущей конструкции 8 крепят наращиваемые подвески 13. Затем производят разработку грунта под перекрытием 6 в пространстве, ограниченном стенами 4, ярусами, с высотой каждого яруса 14, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения 2, и возведением после разработки грунта каждого яруса 14, кроме последнего, соответствующего перекрытия 15, также имеющего, по крайней мере, один проем 7, через который производят разработку грунта под перекрытием, его удаление и выполнение соответствующего нижележащего перекрытия 15. При этом при возведении каждого перекрытия 15 после разработки грунта очередного яруса 14 производят наращивание подвесок 13 на высоту яруса 14 и крепление к ним соответствующего перекрытия 15. После разработки грунта последнего яруса 14 возводят фундаментную плиту 16, а затем капитальные колонны 17, к которым присоединяют перекрытия 6, 15. Затем инвентарную конструкцию 8 демонтируют, а подвески 13 либо демонтируют, либо, по крайней мере, часть из них используют в составе соответствующих капитальных колонн 17.

Каждое перекрытие 6, 15 могут выполнять со строительным подъемом, величину которого определяют из соотношения:

где Si - строительный подъем i-го перекрытия, начиная с третьего (м);

S - общий прогиб пространственной несущей конструкции (м);

n - общее число перекрытий, i - номер перекрытия, считая с верхнего.

Согласно второму варианту способ осуществляют следующим образом. По контуру 1 возводимого многоэтажного подземного сооружения 2 в грунте 3 выполняют стены 4 методом "стена в грунте". На спланированной поверхности 5 грунта 3 выполняют перекрытие 6 с усиливающим поясом 7 и распорным креплением перекрытия 6 к возведенным в грунте 3 стенам 4. Перекрытие 6 с усиливающим поясом 7 могут выполнять с предварительным напряжением. Перекрытие 6 выполняют, по крайней мере, с одним проемом 8. На перекрытии 6 устанавливают секции капитальных колонн 9 и выполняют вышележащее перекрытие 10, также имеющее, по крайней мере, один проем 8. Между перекрытиями 6 и 10 устанавливают инвентарные наклонные элементы 11 с креплением их к перекрытиям 6 и 10 закладными 12 и образованием элементами 11 и перекрытиями 6 и 10 пространственной несущей конструкции 13. Затем производят разработку грунта под перекрытием 6 через проем 8 в пространстве, ограниченном стенами 4, ярусами, с высотой каждого яруса 14, не меньшей высоты этажа возводимого сооружения 2. В первом из ярусов 14 к пространственной несущей конструкции 13 крепят наращиваемые подвески 15. В каждом из ярусов 14, кроме последнего, после разработки грунта возводят перекрытие 16 с, по крайней мере, одним проемом 8, производят наращивание подвесок и крепление к ним перекрытий 16, а после разработки грунта последнего яруса 14 возводят фундаментную плиту 17 и наращивают снизу капитальные колонны 9, которые опирают на фундаментную плиту и присоединяют к колоннам 9 перекрытия 6, 16. Затем инвентарные элементы 11 несущей конструкции 13 демонтируют, а подвески 15 либо демонтируют либо, по крайней мере, часть из них используют в составе соответствующих капитальных колонн 9. Каждое перекрытие 6, 16 могут выполнять со строительным подъемом, величину которого определяют из соотношения

где Si - строительный подъем i- го перекрытия, начиная с третьего (м);

S - общий прогиб пространственной несущей конструкции (м);

n - общее число перекрытий;

i - номер очередного перекрытия, считая с верхнего;

Т - допускаемый эксцентриситет передачи на перекрытие сжимающего усилия (м).

При необходимости возведения подземного сооружения с большим пролетом в обоих вариантах может быть использована, по крайней мере, одна промежуточная опора 18, которая служит для временного опирания несущей инвентарной конструкции 8 или пространственной несущей конструкции 13 с целью уменьшения усилий в них. Опоры 18 могут быть устроены в котловане или выполнены в пробуренных скважинах. В возводимом сооружении перекрытия, воспринимающие горизонтальную нагрузку от стен, оказываются подвешенными с передачей их веса на возведенные в грунте стены и (при необходимости) временные опоры. При этом в грунте ниже перекрытия отсутствуют опорные стойки, что значительно облегчает разработку грунта под перекрытиями механизированным способом и делает эту работу более безопасной. Несущие конструкции, поддерживающие перекрытия инвентарные, могут быть повторно использованы, они расположены выше зоны земляных работ и не подвергаются риску случайного разрушения мощной землеройной техникой.