TOP-DOWN

В таких случаях применяются закрытые и полузакрытые способы подземного строительства, к которым и относится методика «Сверху-Вниз», в англоязычной литературе известная как TOP-DOWN.

Метод TOP-DOWN, как правило, целесообразен при строительстве заглубленных подземных объектов или подземных частей зданий в городской черте (то есть при наличии плотной застройки в зоне влияния строительства), а также в следующих случаях:

• Наличие трех и более подземных этажей.
• Разработка котлованов геометрически сложной формы.
• Трудность организации распорной системы ограждения котлована или подкосов.
• Сложность или невозможность анкерного крепления ограждения котлована из-за геологических и гидрогеологических условий участка строительства, а также при наличии юридических ограничений со стороны собственников прилегающих участков.
• Необходимость уменьшения деформации грунтов из-за нахождения зданий или сооружений в зоне влияния строительства (исключение или сведение к минимуму затрат на усиление конструкций зданий окружающей застройки).
• Недостаточная площадь участка для размещения строительной площадки (возможен вынос временной строительной площадки на плиту перекрытия нулевого уровня).
• Расположение проектируемого объекта на территории путей сообщения, что предполагает необходимость восстановления движение транспорта в кратчайшие сроки.
• Геологические и гидрогеологические условия, делающие невозможным применение открытых способов строительства.

Одна из целей применения полузакрытых методов подземного строительства — в кратчайшие сроки после начала работ нулевого цикла «закрыть» вскрытую грунтовую поверхность. Полузакрытые методы позволяет практически полностью исключить открытую разработку котлована.

Основные принципы:

• Ограждение котлована: стена в грунте, буросекущиеся сваи.
• Фундамент: свайный или свайно-плитный.
• Опорная система (при необходимости): постоянные или временные колонны. Временные колонны могут выполняться как железобетонными, так и стальными. Соединение арматурного каркаса плиты перекрытия с такими колоннами осуществляется посредством сварки, нахлестки или муфт.

Дополнительно по периметру плит перекрытий может применяться распорная система для уменьшения деформаций боковых грунтов.

Методика «Сверху-вниз» подразумевает поярусную разработку грунта и последовательную заливку плит перекрытий подземных ярусов. Поярусная разработка грунта может вестись с любой отметки. Как правило, это или нулевая отметка, или уровень пола –1 этажа. В случае разработки с нулевой отметки, требуется выемка грунта только для заливки плиты перекрытия. В случае разработки с –1 уровня, котлован разрабатывается открытым способом до уровня плиты перекрытия между –1 и –2 этажами.

Поярусная разработка котлована может вестись несколькими приемами:

• Опережающее возведение перекрытий. Перекрытие возводится до разработки грунта нижеследующего яруса. При этом бетонирование плиты перекрытия может производиться безопалубочным способом при соответствующей подготовке грунта основания.
• Опережающая выработка грунта. Формирования перекрытия осуществляется после разработки грунта нижеследующего яруса с применением инвентарной опалубки.
• Комбинированный прием. Совмещает оба приема для различных захваток яруса.

Все перекрытия имеют технологические проемы для экскавации грунта, выработка которого осуществляется малогабаритной техникой, а выемка – грейферным способом.

Бетонирование перекрытия включает в себя дополнительный подготовительный этап, обеспечивающий подготовку грунтового основания. Это важно как при использовании опалубки, так и при опережающем возведении перекрытий. Подготовка может осуществляться путем втрамбовывания щебня, устройством песчаной подсыпки, укладкой слоя низкомарочного бетона или ЦПС.

Типовая последовательность строительства нулевого цикла методом TOP-DOWN с опережающим возведением перекрытий:

1. Устройство ограждения котлована (например, «стены в грунте»).
2. Формирование временной опорной системы для подпора плит перекрытий, например, из буронабивных свай. Также, в качестве опорной системы могут выполняться вертикальные конструкции по проекту, что увеличивает скорость возведения здания и уменьшают затраты на возведение временных конструкций.
3. Бетонирование плиты перекрытия на нулевой отметке с технологическим проемом для экскавации грунта –1 подземного яруса.
4. Выемка грунта –1 яруса.
5. Подготовка грунтовой поверхности для формирования перекрытия.
6. Армирование и бетонирование плиты перекрытия между –1 и –2 этажей с технологическим проемом для экскавации грунта –2 подземного яруса.
7. Выемка грунта –2 яруса.
8. Повторение пунктов 5–7 до достижения проектной глубины выработки и заданного количества подземных уровней.
9. Формирование фундаментной плиты, финишные работы по формированию фундамента.

Разновидностью метода «Сверху-Вниз» является комбинированный метод Semi TOP-DOWN, который характерен организацией больших технологических проемов плит перекрытий. Иными словами, по периметру котлована строительство ведется по технологии «Сверху-Вниз» (TOP-DOWN), а в его центральной части – открытым способом по схеме «Снизу-Вверх» (BOTTOM-UP). Таким образом, большая часть земляных работ выполняется открытым способом при помощи экскаватора, меньшая — под защитой перекрытий. Применим при устройстве широких котлованов.

Методика TOP-DOWN является достаточно сложной при проектировании работ нулевого цикла, что требует выполнение проекта высоко квалифицированными специалистами. Необходима более тщательная увязка архитектурного, конструктивного и инженерного разделов проекта, а также учет ряда дополнительных требований:

• Учет изменений напряженно-деформированного состояния несущих конструкций и грунтовых оснований при возведении здания.
• Мониторинг на стадиях строительства и эксплуатации, а также оперативная корректировка принятых проектных решений при выявлении отклонений от проектных значений.
• Тщательная увязка конструктивной, расчетной и организационно-строительной частей в рамках проекта производства работ. В том числе разработка проектов общей и специальной технологии строительства.
• Разработка особых требования к регламентам производства строительно-монтажных работ.
• Выбор подрядной строительной организации с опытом строительства нулевого цикла данным методом.

Как и любая другая технология TOP-DOWN обладает своими достоинствами и недостатками, которые необходимо рассматривать не изолировано, а только в приложении к конкретному проекту.

• Незначительные деформации окружающего грунтового массива, минимальное влияние строительства на окружающую застройку по сравнению с другими методами разработки котлованов.
• Возможность проведения СМР в стесненных условиях. Уменьшение необходимой площади для производства работ нулевого цикла достигается за счет компактности котлована в плане и возможности размещения строительной техники на плите перекрытия нулевого уровня.
• Минимальное время вскрытия поверхности. После набора бетоном необходимой прочности плита перекрытия нулевого уровня может эксплуатироваться для размещения строительной техники, для возведения наземной части здания, для движения транспортных средств и т.д.
• Потенциальная экономия на распорной системе.
• Возможность выполнения плит перекрытия любой сложной формы.
• Возможность применения метода UP-DOWN («Вверх-и-Вниз»), позволяющего осуществить одновременно возведение надземной и подземной частей здания.
• Временная распорная система не требуется. Ее роль выполняют плиты перекрытий. Они обеспечивает жесткую распорную систему для ограждения котлована и уменьшают перемещения грунта за пределами котлована.
• Устройство свай может производиться с нулевой отметки.
• Временная опорная система не требуется для котлованов небольших площадей.
• Экономия средств на устройстве опалубки (для метода с опережающим бетонированием перекрытий). Важно понимать, что в этом случае возрастают затраты на устройство подготовки к бетонированию плиты, а также требуются серьезные отделочные работы нижней поверхности перекрытия.
• При применении свайных фундаментов исключается возможность всплытия подземного сооружения.

• Требуется специальная мобильная техника для поярусной разработки грунта.
• Технологическая сложность производства работ нулевого цикла.
• Необходимость устройства временных систем вентиляции и освещения.
• Строительство подземной части выполняются медленнее и, как правило, обходится дороже относительно открытых способов.
• Необходимость разработки технологических проемов в плитах перекрытий для разработки нижележащих уровней подземной части (определяется расчетом).
• Вероятна необходимость временной опорной системы для плит перекрытий.
• Сложность узлов сопряжения временных и постоянных конструкций для правильного переноса нагрузок после строительства.
• Необходимость принятия дополнительных мер при разработке котлована в водонасыщенных грунтах. Невозможность применения внешней гидроизоляции.

Метод строительства «Сверху-Вниз» не является универсальным для возведения заглубленных сооружений или подземных частей зданий. Выбор технологии для каждого конкретного проекта осуществляется проектной организацией индивидуально при обязательном участии генерального подрядчика, застройщика или инвестора проекта. При этом должен учитываться весь набор факторов: от геологии и гидрометеорологии участка до горизонта инвестиций инвестиционно-строительного проекта, а также принимать во внимание конструктивные особенности проектируемого объекта и техническое состояние зданий и сооружений на прилегающих территориях.