Актуальное

Симбиоз строительных технологий при возведении высотных зданий

Создание технически сложного объекта сопровождается поиском, разработкой и внедрением новых технологий, которые впоследствии могут быть адаптированы к массовому строительству.

При возведении уникальных сооружений происходит селекция оптимальных решений, существующих в мире, разработка новых и их адаптация. «Комплекс «Лахта центр» создаст много технологических и инженерных идей, которые повлекут за собой массу интересных решений для их последующего использования в массовом строительстве» – такое мнение высказал главный инженер АО «МФК «Лахта центр» Сергей Никифоров. В интервью СГХ он рассказал о тех решениях, которые уже применены и заложены в проект строительства башни, и о тех, которые еще предстоит найти и разработать.

– В мире немало примеров строительства небоскребов. Есть ли принципиальная разница между технологиями строительства высотных зданий в Европе, Америке, азиатских странах или при каждом новом строительство происходит общемировой симбиоз современных технологий?

– По большому счету глобальной разницы нет, возводится объект в Азии, Америке или в Европе. При строительстве всех высотных уникальных объектов используются современные международные технологии, потому что принцип строительства высотных зданий – единый.

В то же время есть небольшие различия при проектировании и возведении таких объектов в разных странах, что прежде всего связано с территорией, где ведется строительство. В Европе или Северной Америке большая часть небоскребов возводится на небольших территориях города, что ограничивает возможности для размещения на строительной площадке заводов для бетонирования и складов для стройматериалов. Поэтому европейские и американские здания имеют больше сборных элементов, как конструкций, так и инженерных узлов, которые монтируются крупными блоками.

Азиатский опыт выстроен немного по-другому и похож на наш. Он предусматривает возможность задействовать больше людей в строительстве и меньше сборных элементов, так как обширная территория позволяет технологично подъехать к стройке и разместить заводы на стройплощадке. Такой подход предполагает наличие значительного количества монолитных, а не сборных элементов. Все эти особенности закладываются, анализируются и учитываются еще на стадии проектирования.

Поэтому европейский и американский подход позволяет строить быстрее, но при этом дольше проектировать, чтобы учесть и предусмотреть наибольшее количество сборных элементов, учесть особенности монтажа и его последовательность. Азиатский опыт, наоборот, предполагает немного меньше времени на стадию проектирования, потому что формы, узлы могут быть любыми, так как при возведении все это создается достаточно быстро.

Это единственное различие в подходах строительства высотных зданий. Все остальные решения: технологические, инженерные, фасадные, по вертикальному транспорту – глобальны.

Погружение в рекорд

– Нулевой цикл проекта близок к завершению. Какие оригинальные технологические решения применяются на самом ответственном этапе строительства? Какие «сюрпризы» преподнесли петербургские сложные грунты?

– Этот этап предусматривает сооружение защитного ограждения котлована по технологии «стена в грунте», формирование основания фундамента в виде свайного поля, на него опирается коробчатый фундамент, состоящий из двух мощных конструкций (верхней плиты– высотой 2 метра, и нижней – 3,6 метра). В целом несущие элементы фундамента башни уходят под землю на 82 метра.

Что касается грунтов, то они оказались не такими сложными, как о них говорят. При возведении свайного поля были сложности, связанные с давлением воды и наличием валунов в грунтах, которые нам нужно было проходить буровым инструментом для свай.

Поскольку мы знали необходимые параметры: какое давление воды, на каких глубинах, то до начала строительных работ мы совместно с подрядчиком разработали технологию, которая нас застраховала от прорывов воды внутрь забоев.

В частности, была предусмотрена возможность установки обсадных труб большого диаметра, которые заходили в глиняный грунт, отсекая воду от поступления в забой. Также использовалось достаточно много технологических приемов по очищению дна забоев, чтобы до погружения каркаса и бетона в сваи забои были чистые.

Особенность этого этапа строительства – сваи диаметром 2 метра, длиной до 82 метров от дневной поверхности. Технологии, связанные с изготовлением свай, не уникальны, однако эта работа требовала нестандартных решений, так как сваи такого большого диаметра очень редко используются в строительстве.

Это была задача не из легких еще и из-за наличия валунов в верхних слоях грунта. Чтобы нам не менять положение сваи и гарантированно пройти насквозь, нам приходилось разбуривать валуны. Всего под основанием башни установлено 264 буронабивные сваи двухметрового диаметра.

– То есть это была решаемая задача, исключающая непредвиденные ситуации?

– Да, но чтобы это было так, необходимо изначально провести качественное планирование и изыскания, чтобы при строительстве не возникло никаких сюрпризов и остановок. Все риски, которые нас ожидали, мы рассмотрели заранее и учли их на этапе планирования.

– Кто выступал в качестве подрядчика работ?

– Работы по устройству свайного поля выполняли компания Arabtec совместно с германской компанией Bauer.

– Чем был обусловлен выбор технологии непрерывного бетонирования при заливке нижней плиты фундамента? Как был организован этот процесс, позволивший вашему проекту попасть в Книгу рекордов Гиннесса?

– Изначально проектировщиком, ЗАО «Горпроект», было определено требование – избежать холодных швов, которые бы потенциально могли уменьшить не­сущую способность бетонной плиты мощностью 3,6 метра.

Именно на нижнюю часть плиты коробчатого фундамента и свайное основание будет приходиться основная нагрузка здания весом 650 000 тонн. Поэтому было принято решение использовать единую заливку. Только такая технология позволяет предотвратить образование трещин в плите, ремонт которой невозможен.

Совместно с подрядчиком нам удалось смоделировать единую заливку с учетом организации поставки бетонной смеси с 13 заводов, которые были задействованы в этом процессе, и распределить их работу по времени так, чтобы не было никаких сбоев.

При разработке этой уникальной операции учитывался российский и международный опыт. Мы совместно с генеральным подрядчиком строительства «Лахта центра» – Renaissance Construction, разработчиком рабочей документации – Samsung S&T Corporation, участвовали в подготовке процесса непрерывного бето­нирования.

Каждый пытался привнести какое-то улучшение и обеспечить гарантию качества при заливке. Такое единение позволило нам придумать технологию заливки – смоделировать этот процесс, расставить оборудование, согласовать действия со всеми бетонными заводами.

Наша рекордная заливка уникальна как с точки зрения управления процессом (такого еще не делал никто), так и с точки зрения технологий: для нашей плиты, в частности, был разработан специальный рецепт бетонной смеси.

– Разве состав бетона не определяется еще на уровне проектирования или он может корректироваться?

– При проектировании предусмотрены окончательные характеристики бетона: прочность, морозостойкость, водонепроницаемость. То есть основные параметры, которые применяются в расчетах устойчивости и прочности здания.

Технологические особенности соотношения необходимых пластификаторов, воды и цемента с учетом температуры наружного воздуха, технологические особенности прокачки бетона через насосы были смоделированы и опробованы на этапе разработки рабочей и технологической документации.

Оптимизация

– Недавно было объявлено о замене металлических колонн каркаса здания на композитные, с металлическим сердечником и железобетонным окружением. Чем было продиктовано это решение?

– Эта технология была заложена в проект, просто она была задействована частично. В создание горизонтальных конструкций и перекрытий в башне изначально закладывалась технология композитного сочленения металла и бетона, используемая в мостостроении. По мере реализации проекта и детальной его проработки принято решение распространить этот подход и на колонны.

Дело в том, что предложенные в проекте колонны должны были быть собраны из металлических слябов, что подразумевает большой объем сварочных работ и контроль их качества, а это существенно влияет на сроки возведения таких колонн.

Пересмотр проектного решения во многом обусловлен не экономическими факторами, а временными. За счет изменения технологии мы сможем сократить сроки реализации этих работ практически в два раза. Здесь важный фактор – это время.

– Почему этот метод не был предусмотрен в проекте изначально?

– Для того чтобы применить эту технологию, нам понадобились дополнительные испытания, так как эта методика не настолько детально расписана в отечественных нормативах. На испытания требуется время. Кроме этого, не было и строителей, которые бы могли подтвердить, что они эту технологию могут использовать.

На данном этапе такие подрядчики найдены, сейчас ведутся испытания, чтобы быть уверенными на 100%, что расчет будет подтвержден экспериментально.

– То есть окончательное решение еще не принято?

– Принято. Испытания близки к завершению, и они идут в ожидаемом формате – без сюрпризов. По мере их завершения мы смело сможем сказать: «Да, теоретические предпосылки, которые мы заложили, воплотимы и мы можем их использовать».

– У вас проблема со сроками строительства?

– С учетом тех графиков, которые мы выстраивали при выборе подрядчика, и предварительного тендера оказалось, что колонны в предусмотренном проектом исполнении не дают никакого зазора по времени, чтобы уверенно себя чувствовать при строительстве. Новый график, с учетом строительства композитных колонн, оказался более комфортным и дал возможность вернуться к некоторым решениям и еще раз рассмотреть их с точки зрения воплощения на площадке.

– Какие изменения могут еще последовать?

– Решения по шпилю башни, вертикальному транспорту также могут корректироваться, что положительно скажется на сроках и стоимости работ. У нас уже есть идеи, как этого добиться.

Также возможна оптимизация решений по фасадам и инженерному оборудованию внутри комплекса. То есть исполнение всех основных элементов и пакетов комплекса мы рассматриваем с точки зрения оптимизации стоимости, сроков, с учетом появления на рынке новых технологий и материалов.

– Что конкретно может быть изменено в конструкции или технологии возведения шпиля башни?

– Поскольку шпиль – это необитаемая часть здания, то самый важный фактор, который влияет на стоимость и сроки возведения, – количество металла в его конструкции и количество элементов, из которых он будет состоять. Именно этим мы и занимаемся. Смотрим, как можно оптимизировать сечение, просчитываем, какие краны должны быть применены для его возведения и как это должно координироваться с фасадными конструкциями шпиля.

То есть оцениваем все технологические приемы, ­которые нам необходимо использовать для уникального здания. Это работа продолжается, потому что она связана с детальным проектированием и с дополни­тельными испытаниями (продувками в аэродинамической трубе).

– В нашем климате особенно актуален вопрос обледенения. Как решается эта проблема?

– Одна из причин дополнительной продувки шпиля – климатические испытания. Это позволит точно понять, как ведет себя шпиль в геометрии, которую мы предусматриваем, и как будут работать решения, отвечающие за контроль обледенения.

Принципиальное пассивное решение найдено. Оно основано на использовании ячеистой сетки, которая служит «контролером» толщины образования ледяной корки. Но помимо пассивной идеи мы предполагаем использовать еще и активные средства. Однако говорить о них пока рано – секрет.

Испытания будут разделены на две части. Мы попытаемся сделать сетку так, чтобы визуально диаметр ее ячейки на высоте был максимально похож на стеклянную поверхность. Визуальное испытание мы будем проводить в мае текущего года.

Далее материалы будут испытаны в аэродинамической трубе – как они будут себя вести в нашем климате с точки зрения давления ветра и льдообразования.

– То есть вы гарантируете, что сосульки с небоскреба падать не будут?

– Да. Это наша цель, и мы нашли основной элемент борьбы со льдом, саму сетку и размер ячейки. Дело за малым.

К сожалению, пока в высотных зданиях, построенных в схожих с нами широтах, нет такого опыта, который бы можно было позаимствовать. Мы разрабатываем уникальное решение.

Занять не стесняясь

– К 2016 году Минстрой РФ планирует разработать единую нормативную базу по возведению высотных и сверхвысотных зданий, что позволит возводить небоскребы с меньшими затратами и быстрее. Какие моменты вы бы выделили как ключевые, которые обязательно необходимо учесть в этих нормативах?

– На самом деле у нас есть нормативы на проектирование и возведение высотных объектов. Однако они не успевают за технологиями, которые рождаются в высотном строительстве, и эта проблема характерна для всех стран.

Опираясь на собственный опыт, я бы выделил не технические вопросы, а дисциплины, которые требуют поспешности с учетом того, что технологии ушли уже немного вперед, а нормативы отстают.

В первую очередь следует обратить внимание на требования и описания высокопрочных материалов, на разработку расчетов, основанных на их использовании, методик их испытаний. Это касается бетонов, арматуры, конструкционной стали, стекла, различных инъекционных материалов.

Второй очень важный момент – вопросы противопожарной безопасности (расположение эвакуационных лестниц, компенсирующие мероприятия, которые требуются для создания планировочных решений высотных зданий, устройство фасадов с точки зрения противопожарной безопасности).

Третье – проектирование фасадов и их конструирование. То есть это основные элементы, которые требуют самого внимательного отношения и ускорения.

Нормативы высотных зданий требуют постоянной доработки. В странах, где активно занимаются высотным строительством, имеются самые последние версии, которые включают в себя наибольшее количество интересных технологий и примеров расчета, что позволяет сделать здание эффективным.

– Нормативы надо просто заимствовать?

– Некоторые отечественные нормативы в части пожарной безопасности более жесткие, чем западные, что оправданно, учитывая наше отношение к пожарным требованиям. Их, пожалуй, лучше самим и подготовить.

Другие, например конструктив и инженерные системы, можно частично заимствовать. Особенно если учесть, что зарубежные требования более сбалансированы относительно конструкции и поведения здания при динамических воздействиях. Необходимы нормы, которые дают требования для общественных и жилых зданий выше 200–300 метров.

Инновационная эксплуатация

– Какие новейшие технические решения будут внедрены для эксплуатации здания?

– Один из основных элементов эксплуатации здания – обслуживание фасадов. Для этих целей Samsung S&T Corporation и «Горпроект» разрабатывают уникальную систему, позволяющую качественно и безопасно заботиться о фасаде «Лахта центра».

Она основана на механизмах, которые будут перемещаться по направляющим рельсам, установленным на ребрах здания башни. Система будет адаптирована под особенности фасада (меняющаяся грузоподъемность, ширина пролета и угол наклона). Этот элемент эксплуатации здания интересен, уникален, технически инновационен. Это то, чем мы гордимся.

Также мы решили революционно подойти к системе противопожарной безопасности башни. Для эффективного тушения возгораний будет использоваться система на основе тонкораспыленной воды – технология, когда под большим давлением вода через форсунки распыляется в воздухе, создавая эффект искусственного тумана.

За счет высокой плотности водяной взвеси эффективность тушения очень высокая. Автоматический спринклер начинает работать, когда температура превышает 57 градусов. Такая противопожарная технология придумана для использования в книгохранилищах, архивах, галереях, в помещениях со сложным оборудованием. Сейчас ее все чаще использует в офисах. То есть если есть пожар, то в башне появится туман.

Татьяна Вильде

Похожие сообщения

X