Технологические решения по разработке грунта при реализации технологии «сверху вниз»

Введение. 

Освоение подземного пространства при точечной застройке в стесненных условиях мегаполисов является перспективным направлением развития строительства. Для экономии рабочего пространства может использоваться технология «сверху вниз», при этом значительная часть подземных работ относится к разработке и разрыхлению грунтов под защитой перекрытий, что актуально для мерзлых грунтов в условиях средней полосы России. Проведенный анализ нормативной документации и исследований в данной области показал отсутствие методических рекомендаций по организации разработки грунтов в стесненных условиях. Цель исследования — анализ и систематизация существующих методов разработки и разрыхления грунта, и оценка их применимости в условиях замкнутого пространства.

Материалы и методы. 

Рассмотрены методы разработки грунта, нашедшие широкое применение (механические, гидромеханические, взрывные), и менее распространенные методы (электроимпульсный, термический). Отмечена целесообразность мини-техники для выполнения земляных работ в условиях замкнутого пространства. Проанализировано навесное гидравлическое и электромагнитное оборудование для разрыхления грунта. При анализе методов показаны их достоинства и недостатки, возможность использования при реализации технологии «сверху вниз».

Результаты. 

Сформированы комбинации машин для разработки и рыхления грунта в условиях полузакрытой работы под защитой перекрытий с целью дальнейшей оценки технико-экономических показателей и их сравнительного анализа. Предлагаются комбинации землеройной техники, в основе которых легкие или мини-машины с навесными средствами для рыхления грунта и мини-техника для перемещения грунта.

Выводы. 

Практическая ценность исследования заключается в анализе имеющихся методов разработки и рыхления грунта и оценке их применимости для стесненных условий замкнутого пространства при строительстве подземной части здания по технологии «сверху вниз», что актуально при строительстве в средней полосе России. Сформированы комбинации машин на основе преимущественно механических методов. Предлагается рассмотреть возможность использования мини-техники и навесного оборудования.

1. Лебедев И.О., Нагманова А.Н. Технология «Top-Down» эффективный способ развития современных городов // Молодые ученые — развитию Национальной технологической инициативы (поиск). 2021. № 1. С. 209–210.

2. Лебедев И.О., Кириллов А.И., Чугунов А.С. Технология «Top Down» — современное технологическое решение в строительстве // Вестник Студенческого научного общества. 2018. Т. 9. № 2. С. 142–144.

3. Ткаченко А.И. Технология строительства методом «Top&Down» // Инвестиции, строительство, недвижимость как материальный базис модернизации и инновационного развития экономики : мат. VIII Междунар. науч.-практ. конф. 2018. С. 821–823.

4. Шаленный В.Т. Развитие технологии подземного многоэтажного каркасного строительства по методу «сверху-вниз» со сталебетонными сваями колоннами усовершенствованной конструкции // Строительство и техногенная безопасность. 2018. № 12 (64). С. 57–62.

5. Шаленный В.Т. Принципиальная организационно-технологическая схема бетонирования железобетонных перекрытий многоэтажной подземной части зданий методом «сверху-вниз» // Строительство и техногенная безопасность. 2018. № 13 (65). С. 99–106.

6. Олейник П.П., Мааруф А.Г. Эффективность способа «сверху вниз» при возведении монолитных зданий // Строительное производство. 2020. № 3. С. 53–60. DOI: 10.54950/26585340_2020_3_53

7. Бучацкий Г.В., Зайцев А.Н., Черняков Е.В., Бартошевич И.К., Коновалов П.А., Никифорова Н.С. Опыт строительства подземных частей зданий по схеме «сверху вниз» // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2001. № 4. С. 25–28.

8. Зуев С.С., Маковецкий О.А. Опыт использования метода «Up – Down» при строительстве подземной и надземной части здания // Жилищное строительство. 2019. № 9. С. 24–30. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-9-24-30

9. Бидов Т.Х., Коновалов В.С., Байсякина К.С. Оптимизация процессов, связанных с производством земляных работ, при строительстве здания методом «Up-Down» // Известия Тульского государствен­ного университета. Технические науки. 2020. № 5. С. 246–254.

10. Зигангирова Л.И., Галиев И.Х., Ибрагимов Р.А., Шакирзянов Ф.Р. Оптимизация технологических решений при устройстве подземного пространства существующих зданий // Вестник МГСУ. 2022. Т. 17. № 11. С. 1528–1536. DOI: 10.22227/1997-0935.2022.11.1528-1536

11. Фирцева А.А., Лисовская К.Ю., Янковский Ф.И. Формирование экскаваторного комплекта машин на основе теории массового обслуживания // Новые идеи нового века : мат. Междунар. науч. конф. ФАД ТОГУ. 2014. Т. 3. С. 398–404.

12. Parente M., Cortez P., Correia A.G. An evolutionary multi-objective optimization system for earthworks // Expert Systems with Applications. 2015. Vol. 42. Issue 19. Pp. 6674–6685. DOI: 10.1016/j.eswa.2015.04.051

13. Ананин В.Г., Эмилов А.Б. О рентабельности применения, достоинстве и недостатках мини-экскаваторов в промышленности и народном хозяйстве // Символ науки: международный научный журнал. 2016. № 6–1 (18). С. 36–41.

14. Ахмадулина Н.Р., Галиев И.Х., Ибрагимов Р.А. Нормирование работ мини-экскаваторов // Эксперт: теория и практика. 2022. № 4 (19). С. 19–25. DOI:10.51608/26867818_2022_4_19

15. Deshmukh S., Raina A.K., Murthy V.M.S.R., Trivedi R., Vajre R. Roadheader — A comprehensive review. Tunnelling and Underground Space Techno­logy. 2020. Vol. 95. P. 103148. DOI: 10.1016/j.tust.2019.103148

16. Шипилова Н.А., Погодина П.В., Ищук Ю.П. Особенности разработки котлована гидромеханизированным способом // Электронный сетевой политематический журнал «Научные труды КубГТУ». 2020. № 8. С. 1053–1060.

17. Гришин А.Н. Способ повышения качества взрывных работ при проходке тоннелей // Транспортное строительство. 2016. № 11. С. 27–30.

18. Liu D., Lu W., Yang J., Gao J., Yan P., Hu S., Yao C. Relationship between cracked-zone radius and dominant frequency of vibration in tunnel blasting // International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences. 2022. Vol. 160. P. 105249. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2022.105249

19. Ананьев В.П., Алексеев В.Н. Термическое разрушение горных пород // Внедрение современных конструкций и передовых технологий в путевое хозяйство. 2012. Т. 5. № 5 (5). С. 28–31.

20. Едыгенов Е.К. Перспективы развития механических методов безвзрывного разрушения горных пород // Комплексное использование минерального сырья. 2018. № 4 (307). С. 6–10. DOI: 10.31643/2018/6445.24

21. Потокин А.С., Климов А.А. Сравнительный анализ эффективности электроимпульсного разрушения различных типов горных пород Мурманской области // Труды Кольского научного центра РАН. 2020. Т. 11. № 7 (19). С. 92–97. DOI: 10.37614/2307-5252.2020.7.19.012

22. Адам А.М. Ректор ТПИ А.А. Воробьев — изобретатель электроимпульсного способа раз­рушения горных пород // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 322. № 2. С. 191–196.

23. Юшков А.Ю. Электроимпульсное разрушение горных пород // Современные научные исследования и инновации. 2015. № 4–2 (48). С. 67–71.