Технология крыши из труб „пайп руфинг“

Технология крыши из труб „пайп руфинг“
Технология строительства железобетонных коллекторов через
железнодорожную насыпь.
Строительство городских инфраструктурных объектов через железнодорожные
насыпи, магистральные дороги и аэродромные ВПП требуют особого способа
производства работ. В данных случаях присутствуют следующие ограничения:
*беспрерывность общественного транспорта,
*большая численность потока машин и скорость движения,
*малая высота грунта над слоем работ без устройства разгрузочного потолка,
*жёсткие требования по стабильности существующего объекта.
Практически единственным в мире способом, удовлетворяющим требования
указанных ограничений является способ строительства крыши из труб – „пайп
руфинг“. Настоящая статья является презентацией только что законченного
проекта в окрестностях г. Белграда – строительства коллектора сточных вод
через железнодорожную насыпь на маршруте коллектора дождевых вод
„Железник – река Сава“. Проект осуществила белградская компания „НОВКОЛ“.
При строительстве крупных инфраструктурных объектов, таких как трубопроводы
большого диаметра, коллекторы и транспортные тоннели, существуют
специфические случаи, когда данные объекты пересекаются с важными
транспортными маршрутами, такими как железные дороги, магистральные
автодороги и аэродромные ВПП.
Для данных транспортных маршрутов, требуется беспрерывность транспорта, без
изменения направления транспортного потока (железная дорога, самолётная ВПП),
из-за чего не допускается временное изменение направления движения. Кроме
указанных ограничений, зачастую ограничение скоростиы и плотности
транспортного потока является невозможным или очень дорогостоящим. Если
разница в высотах перспективных объектов в отношении к существующему не
является большой, проблема усугубляется отсутствием разгрузочных потолков.
Технология строительства крыши из труб (“Пайп руфинг")
Современная мировая практика решила данную проблему на этапе строительства
применением метода строительства крыши из труб. Метод обосновывается на
вбивании стальных труб по периметру строящегося объекта, по всей его длине.
При дальнейшей выемке грунта стальные трубы используются в качестве опалубки
тоннеля. Вбивание стальных труб, также как и способ, придуманный молодой
группой строителей городской инфраструктуры под названием „без рытья
котлована“, характеризуется производством всех работ без копания в открытом
рву. Вбивание проводится пневматическим молотом с большой частотой ударов в
единице измерения. При вбивании грунт в трубе не удаляется из трубы. Если трубы
используются как защитные трубы, их опорожнение проводится последовательно.
Картина №1 представляет машину для вбивания труб в рабочем положении.
Коллектор дождевых вод „Железник - Сава“
Коллектор дождевых вод „Железник - Сава“ спроектирован для приёма
атмосферной воды от Падинского коллектора и реки Железничка до
водоприёмника – реки Сава. Коллектор находится в поле в окрестностях
г.Белграда. Т.к. Макишко поле является водозаборным районом завода по
производству питьевой воды „Макиш“, который производит питьевую воду для
нужд г. Белграда, коллектор является чрезвычайно важным объектом. Он
приводит в порядок бассейн поверхностных вод в данном районе. Коллектор
спроектирован в форме коробки из железобетона, наружным размером 4,35х4,35м,
с толщиной стен 40см. Строительство коллектора началось в 1988г. Общая длина
произведённых работ составляет примерно 3000м, за исключением участков,
проходящих через железнодорожные насыпи, связывающие железнодорожные
объекты в данном районе – ж/д депо „Макиш“, в направлении к пос. Остружница и
сортировочное депо Распутница. По одной насыпи проходят четыре колеи, по
второй - две колеи.
Изначально, проект главного коллектора „Железник – Сава“ не содержал решение
прохода через железнодорожные насыпи. Для окончания строительства объекта,
инвестор, Городское агентство перспективного градостроительства, объявило
конкурс на строительство данной части объекта.
Участники конкурса были обязаны направить проект строительной технологии на
конкурс. Проект строительной технологии коллектора дождевых вод „Железник –
Сава, проход под железной дорогой сделала компания „НОВКОЛ“. Авторами
строительного решения и расчёта статики были инженеры-строители Слободан
Вугдалич и Марко Бошкович. Строительным экспертом был инженер-строитель, Др технических наук, Мирко Ацич.
Строительная технология
При строительстве коллектора “Железник – Сава”, на участке под
железнодорожными насыпями полностью были учтены ограничения, присущие в
строительстве такого рода инфраструктурных объектов. Строительство состояло из
следующих этапов:
· Снижение уровня подземных вод и рытьё грунта;
· Вбивание стальных труб по периметру строящегося коллектора;
· выкоп грунта под защитой стальных труб и бетонирование коллектора.
Снижение уровня подземных вод
Строительство велось в районе очень высоких подземных вод. Требования
строительства на сухой площадке включали осушение почвы. Гидрогеологические
условия были очень неблагоприятными. Геологическое сечение состояло из
пыльных и песочных суглинков с низким коэффициентом фильтрации – от К=1х105 -5х10-5м²/сек. Близость реки Железничка в значительной мере влияла на расчёты
и осушение, из-за постоянного прилива воды из реки во время произведения работ.
Дополнительную трудность представлял тот факт , что выкоп по краям строящейся
части коллектора имел очень неблагоприятные характеристики, т.к. удерживал не
только подземные, но и атмосферные воды. Из-за длительного времени,
требуемого для достижения нужного углубления, а также для более эффективного
осушения путём выкопа окружающего грунтового материала была сделана
аналитическая, нестационарная модель осушения, согласно которой было
рассчитано, что первый этап должен быть сделан путём “точечных колодцев”
вдоль обеих сторон железнодорожной насыпи, в форме подковы. По достижении
требуемой глубины, второй этап осушения по расчётам предусматривал замену
точечных колодцев на один депрессионный колодец на каждой стороне насыпи.
Вбивание стальных труб по периметру строящегося коллектора
Определение размеров и выбора стальных труб для вбивания зависило от многих
составляющих. В принципе, существует противоречие между требованием
использования труб большого диаметра, с целью возможно меньшего числа
используемых труб, что означало увеличенную грузоподъёмность будущей
трубчатой конструкции и заявленной мощности машины для вбивания труб,
зависящей от типа грунта и глубины вбивания. Кроме указанного, диаметр труб
зависел от возможности и условий поставки стальных труб определённого
качества, а также, их цены. Производитель оборудования советовал использовать
трубы из стали марки СТ 35, с толщиной стен не менее 10мм с учётом требуемой
глубины вбивания 36 и 28 метров. Сделан вывод, что оптимальным является
использование труб диаметром Ø508мм, длиной 12м, из стали марки СТ 37 и с
толщиной стен в 10мм.
После выбора диаметра труб определялось их размещение, относительно
наружного профиля коллектора. Принято решение вбить 10 горизонтальных труб
по верхней плите и 8 труб по вертикальной наружной линии стенки коллектора
(картина 2).
Для четырёхколейной насыпи длина вбивания составляла 36 метров, в итоге 936
погонных метров труб, и в случае двухколейной насыпи – 28м или 728 погонных
метров труб. Т.к. Длина трубы составляла 12метров и общая длина достигалась так,
что сначала вбивали одну трубу, потом на место ставилась вторая труба,
приваривая её торец ко дну первой. Действие повторялось для третьей трубы.
Положить трубу надо было аккуратно, для того, чтобы все трубы находились на
одной линии вбивания. Таким способом первая труба по проникновении наружу на
другой стороне насыпи находилась на точно определённом уровне и направлении.
Было предусмотрено, что вбитые трубы будут соединяться так, что первая труба
являлась ведущей для каждой следующей. Таким способом, на этапе раскопок,
грунт между трубами не мог обрушаться. Соединение труб на объектах раньше
построенных было разнообразным. Американские строители использовали
конструкции из „L“ и тавровых профилей и их привариванием к трубам получалась
конструкция желаемой формы. Немецкие строители сваривали соединения из
листовой стали (Балки Ларссена). Наше решение являлось практически смесью
этих двух решений.
Мы получали соединение из гнутого листового железа толщиной в 7мм, что было
похоже на немецкий подход, Этим получалось хорошее конструктивное решение, с
уменьшеным числов краев для сварки и по приемлемой цене Вбивание первой
трубы было очень важным для всего проекта, т.к. местоположение всех остальных
труб зависило от её уровня и направления, из-за того, что вбивание является
последовательным действием, начиная от первой трубы в середине верхнего ряда.
Следующей для вбивания является первая труба с левой или с правой стороны,
после чего вбивание производится серийно до окончания размещения всего
горизонтального ряда. После вбивания всего горизонтального ряда полностью, на
одинаковом уровне, устанавливалась платформа в виде бетонной плиты, на
которую устанавливался стальной профиль U32, для монтажа машины для
вбивания и установки труб. Когда все трубы в горизонтальном ряду были
установлены, делался выкоп по всей ширине будущего коллектора, на глубину,
требуемую для установки первой трубы в вертикальном ряду слева и вбивание с
правой стороны. Действия повторялись для каждой следующей трубы. В течение
вбивания труб геодезисты сопровождали неустановленную часть трубы в двух
местах. По окончании всей процедуры вбивания установлено, что линия вбивания
сместилась влево на 11см. Из-за того, что все трубы в горизонтальной части были
деформированы, мы считали, что при вбивании труб, трубы по пути упирались в
камни значительных размеров, что меняло их направление. Всё таки, контрольные
знаки, установленные до вбивания труб, постоянно сопровождались геодезистами
и не показивали смещение или оседание самой железной дороги или её насыпи.
Раскопки под защитой стальных труб и бетонирование коллектора.
Согласно технологии строительства коллектора „Железник – Сава“, раскопки
делались поэтапно, на обеих сторонах насыпи.
На основе статических расчётов, сделан вывод, что копание под защитой стальных
труб можно делать в этапах по 3,5 метров каждый. Согласно этому, мы
планировали копать до глубины в 3 метров после чего надо было бетонировать
нижнюю плиту. Стальный центральный штырь, укреплённый штоком, умещался в
конце выкопанной и избетонированной части. Центральный штырь изготавливался
из двух „L“ профилей 120х120х12 которые сваривались в форме коробчатого
элемента. После установки центрального штиря начиналось копание следующего
трёхметрового этапа. Потом повторялось бетонирование и копание следующего
этапа. Когда заканчивали с раскопками, нижняя плита была полностью закончена и
на каждые три метра существовал стальной центральный штырь. Для данного этапа
работ было характерно медленное продвигание работ по раскопкам, из-за наличия
твёрдого грунта (слоистая глина железнодорожной насыпи) и большого объёма
ручной работы. Размеры коллектора и вспомогательных конструкций делали
машинные раскопки невозможными. Транспорт выкопанного материала
проводился мобильными транспортными лентами до входа в тоннель, а дальше
грунт вынимался ковшовым экскаватором.
На каждом указанном этапе проводились замеры деформации труб, т.е.
наблюдались заранее утверждённые точки на потолке и на бочных сторонах.
Бетонирование стен и верхней плиты проводилось шагами по 3 и 5 метров. До
установки внутренней опалубки для бетонирования, штоки центрального штыря
снимались, штырь целиком оставался в областы бетонирования и покрывался
бетоном. Последующие участки бетонировались так, что следующие 3 метра
пропускались и бетонировался следующий участок шириной 5 метров.
Пропущенный участок бетонировался после полного удаления стального
центрального штыря. Усиление бетона делалось с использованием проволочной
сети МА 500/560 и ребристого железа RA 400/500. Бетонирование проводилось с
использованием бетона CS 30 с Vp-6. Встроенные вибрации бетона проводились
пневматическими вибраторами.
Вместо заключения
Компания „НОВКОЛ“ произвела вбивание стальных труб на четырёхколейной
насыпи и бетонирование коллектора длиной в 10 метров (нижняя плита, стены и
верхняя плита). На двухколейной насыпи вбивание вертикальных труб ещё
ведётся. На основании проведённых работ можно сделать следующие общие
выводы:
· Технология „пайп руфинга“ полностью соответствует существующим
условиям и ограничениям;
· Исходя из того, что указанные работы являются очень сложными и
дорогостоящими, применение данной технологии приемлемо только в
ситуациях, где существует нужность её применения и другие технологии не
соответствуют утверждённым критериям;
· Производство работ, из-за их сложности, требует соответствующего опыта,
а также наличие всего требуемого оборудования.
Это только один из многих примеров, где отечественные строительные команды,
применением современной техники и технологии могут ответить самым строгим
мировым стандартам для реализации сложных инфраструктурных проектов. Мы
верим, что это не останется единственным примером и что сможем Вам в
специализированном журнале „АГ Магазин“ представить новые проекты,
осуществлённые благодаря применению современной технологии.
НОВКОЛ
Сурчински пут, д.1к
11077 г. БЕЛГРАД,
Тел.: +381113129-324; 3129-371, Факс:+381113129-183
Источник: "AG Magazin"
Информацию как стать абонентом "AG Magazin" можете найти на:
www.agmagazin.co.rs.