Долговечность железобетонных конструкций подземного сооружения во многом зависит от эффективности принятого конструктивного решения дорожной одежды над сооружением, а также гидроизоляции сооружения – наиболее уязвимой части сооружения. В статье рассмотрено решение этого вопроса с помощью гидроизоляционного покрытия над подземным торговым центром в г. Минске.

Строительство подземных сооружений в крупных городах ведётся всё возрастающими темпами в большинстве промышленно развитых стран. Застройка подземных пространств городов позволяет решить проблему рационального использования наземных территорий, что приводит к улучшению транспортных потоков и повышению безопасности дорожного движения. Строительство подземного комплекса с паркингом на площади Независимости в г.Минске является примером рационального использования подземного пространства в крупном городе.

Многолетняя отечественная и зарубежная практика эксплуатации подземных сооружений доказала нежелательность допущения фильтрации грунтовых вод через стыки между панелями и узлы сопряжения сборных элементов. Такая фильтрация сопровождается коррозией бетона несущих конструкций. Кроме того, был необходим отказ от многочисленных продольных и поперечных швов между сборными балками и плитами, так как обеспечить надежную работу гидроизоляции со сборным покрытием и стенами практически невозможно. Поэтому для уникального объекта для г. Минска было принято решение выполнить монолитные железобетонные конструкции вместо сборных. Как показал опыт экспериментального строительства подземного объекта, принятое решение следует признать правильным.

Конструкция паркинга подземного торгово-общественного центра на площади Независимости в г. Минске (блок №1) представляет пространственное четырехъярусное сооружение с безбалочными перекрытиями и покрытием в монолитном исполнении (рис. 1).

Рис. 1. Строительство паркинга подземного торгово-общественного центра

Подземный паркинг представляет собой сооружение прямоугольной формы в плане, с размерами в плане 91,3 х 78 м, с высотами ярусов: верхнего –4 м, всех последующих –3,0 м. Сетка колонн в местах установки автомобилей 5,5 х 6,0 м, в проездах – 7,5 х 6,0 м. (рис.2).

Безбалочное монолитное покрытие представляет собой сплошную плиту толщиной 400 мм из бетона класса С35/45 (В45), опертую непосредственно на колонны со скрытыми капителями. По контуру сооружения безбалочная плита жестко сопряжена с несущими наружными стенами. Расчет конструкций паркинга и рабочие чертежи колонн и перекрытий и покрытий выполнены проектным институтом «Минскметропроект».

Рис. 2. Внутренний вид паркинга подземного центра «Столица»

Для устройства монолитных конструкций использован бетон класса по прочности на сжатие B45 (С35/45), марки по морозостойкости F100, марки по водонепроницаемости W6.

Обследованиями подземных сооружений с оклеечной и обмазочной изоляцией выявлено, что изоляция на битумной основе не обеспечивает требуемой долговечности, соответствующей долговечности самой конструкции. Срок службы такой изоляции составляет 7–10 лет, что в десятки раз меньше расчетного срока службы сооружения. Опыт использования типового решения гидрозащиты для тоннелей метрополитенов с применением традиционных отечественных материалов на Минском метрополитене показал их недолговечность. Необходимы были альтернативные варианты устройства дорожной одежды и гидроизоляции уникального подземного сооружения в г. Минске. Поэтому для экспериментального объекта было выбрано конструктивное решение гидроизоляции с применением геосинтетиков. Внедрение новых технологий при экспериментальном проектировании и строительстве уникального объекта позволило накопить необходимый опыт.

Применение геосинтетиков при устройстве гидроизоляции подземных сооружений является весьма эффективным и хорошо апробированным решением иногда их называют геоимплантными конструкциями.

Прототипом принятого «Минскметропроектом» конструктивного решения гидроизоляции послужило решение, принятое при проектировании и строительстве многофункционального комплекса «Царев сад» с подземной автостоянкой на Софийской набережной в Москве [7]. В соответствии с зарубежным опытом конструкция гидроизоляции, например, фундаментной плиты состоит из подкладочного слоя гидротекстиля, укладываемого по бетонной подготовке, гидроизолирующей НDPE – геомембраны и последовательно укладываемых над ней защитных слоев из геотекстиля, полиэтиленовой пленки и армированного бетона. Однако российские строители, учитывая сложившуюся у нас культуру производства строительных работ, предложили новое конструктивное решение гидроизоляции с внутренним страховочным слоем. Именно оно послужило основой для проектирования схемы и конструкции гидроизоляции одного из сложнейших (в техническом плане) объектов, не имеющего аналогов в практике белорусского подземного строительства.

На основании результатов проведенных немногочисленных испытаний гидроизоляции с применением геосинтетиков и положительного опыта экспериментального проектирования и строительства подземного комплекса «Царев сад» в г. Москве проектным институтом ОАО «Минскметропроект» были предложены конструктивные решения и требования к гидроизоляционным материалам.

Проектом предусмотрено устройство гидроизоляции покрытия с применением следующих материалов: синтетическое нетканое иглопробивное полотно (геотекстиль); пленка высокой плотности HDPE (геомембрана); профиль WATER-STOP; инъекционные штуцера; дренирующее покрытие. Конструктивное решение гидроизоляционной системы покрытия представлено на рис.3.

Рис. 3. Конструктивная схема гидроизоляции по покрытию

Для устройства подкладочного и защитного слоев использовалось синтетическое нетканое иглопробивное полотно (геотекстиль) с плотностью 500 г/м2, марки ПИГТС-ППВ-IY-530, соответствует СТБ 1104-98. Для защиты геотекстиля от кальматации цементным молоком применялась полиэтиленовая пленка толщиной 0,16 мм.]

В качестве основного материала при устройстве гидроизоляции применялась гидроизоляционная полиэтиленовая пленка высокой плотности HDPE гладкая (геомембрана), толщиной 2 мм. Геомембрана обладает химической стойкостью к воздействию сульфатов и хлоридов, микроорганизмов и бактерий. Геомембрана обладает прочностью на растяжение не менее 16 МПа, удлинением при разрыве не менее 700 %, водопоглощением менее 0,1 %.

Следует отметить, что в зарубежной строительной практике уже используются материалы более высокого класса, чем примененная для экспериментального объекта геомембрана, например, геомембрана из высокопластичного полиэтилена, имеющая следующие основные характеристики: плотность 0,929 г/см3, прочность при разрыве 34 Н/мм2, удлинение при разрыве 950 %, сопротивление раздиру 260 Н, сопротивление продавливанию 530 Н, ударную вязкость 1050 мДж/мм2, критическую температуру хрупкости (при ударе) – 84С.

Для нагнетания смолы на основе полиуретана на поверхность геомембраны в случае исправления дефектов гидроизоляционного покрытия в процессе эксплуатации сооружения предусмотрены инъекционные трубки.

Напряженное состояние отдельных слоев в полученной многослойной конструкции покрытия от действия эксплуатационной нагрузки представлено в таблице.

Таблица 1

Расчет выравнивающего слоя

Отечественные материалы и изделия соответствовали требованиям нормативных документов Республики Беларусь. Строительные материалы, поступающие из-за рубежа по которым нет опыта использования в Белоруссии и соответствующих нормативных документов, имели сертификаты соответствия или технические свидетельства Минстройархитектуры Республики Беларусь. При проектировании также необходимо учитывать технические риски.

Выводы:

1. Конструктивные слои дорожной одежды, в том числе и гидроизоляция, не в меньшей степени, чем несущие конструкции, подвержены действию различных нагрузок.

2. Разработка и внедрение подземных сооружений с монолитной плитой проезжей части – основной путь решения повышения их долговечности.

3. Принятое решение дорожной одежды над подземным сооружением позволяет гидроизоляции работать без разрыва при образовании на изолируемой поверхности трещин с раскрытием до 0,2-0,3 мм.

Источник: Интернет-журнал «НАУКОВЕДЕНИЕ» №5 2013