Высотные здания Москвы - Н. Кулешов
Не приведет ли все это к тому, что под действием больших и неравномерных нагрузок коробка фундамента сомнется так, как сомнется и спичечная коробка, если мы будем давить на нее с большой и неодинаковой в различных местах силой?
Инженерная задача заключалась в том, чтобы коробчатый фундамент высотного здания оставался надежно жестким при всех условиях. Когда сверху на него будут действовать колоссальные и разнохарактерные нагрузки от отдельных частей здания, а снизу под ним будет податливая, «мягкая», упругая постель, - все равно фундамент должен оставаться прочным, жестким, устойчивым и надежным.
Теоретическое обоснование и конструктивный расчет таких коробчатых фундаментов разработаны профессорами Б. Н. Жемочкиным и М. И. Горбуновым-Посадовым. Благодаря этим работам, являющимся замечательным достижением советской строительной науки, высотные здания впервые в строительной практике поставлены на «пустые» коробчатые фундаменты.
О размерах и конструкции таких фундаментов можно судить по следующим примерам. Нижняя железобетонная плита фундамента, простирающаяся на несколько тысяч квадратных метров, имеет толщину примерно в 1 метр. Несколько большую толщину имеет верхняя железобетонная плита. Между этими плитами, соединяя их, вертикально расположены продольные и поперечные железобетонные стенки высотой в 6 - 10 и больше метров и толщиной от 0,6 до 1,5 метра.
Таковы коробчатые фундаменты. Являясь абсолютно жесткими, исключающими возможность каких-либо значительных или неравномерных осадок, они, кроме того, позволили строителям отказаться от устройства так называемых осадочных швов.
Дело в том, что до сих пор большие фундаменты, а вместе с ними и все сооружения обязательно разрезаются по вертикали на отдельные части, для того чтобы в случае неравномерных осадок ни в фундаментах, ни в здании не появлялись перекосы и трещины.
Осадочные швы, в сущности, являются заранее устроенной «искусственной трещиной», позволяющей разрезанному зданию «играть» при неравномерных осадках. Таким образом, разрезка здания осадочными швами служит как бы свидетельством того, что строитель не в силах устранить неравномерные осадки и трещины и заботится лишь о том, чтобы при таких осадках сооружение не пострадало и чтобы в нем вдобавок к искусственно устроенным шзам не появлялось новых трещин.
Жесткая коробчатая конструкция впервые позволила строителю отказаться от этой «дани» неизбежным неравномерным осадкам. При коробчатых фундаментах неравномерные, перекашивающие осадки вообще исключены - их быть не может, а равномерные осадки строителю не страшны. Как мы увидим дальше, он их умеет предвидеть, учитывать и локализовать.
Немаловажным преимуществом коробчатых фундаментов является то, что огромные пустотные пространства их коробок используются как готовые просторные помещения подвалов высотных зданий. В них, в частности, размещаются многие машины и механизмы технических служб.
Таковы важнейшие конструктивные особенности оснований и фундаментов высотных зданий. Не менее значительны технические новшества, внесенные советскими строителями и в производство работ по сооружению подземной части зданий, т. е. по устройству этих оснований и фундаментов. Очень показателен в этом отношении опыт строительства здания гостиницы на Комсомольской площади.
Строителям высотных зданий часто приходилось вступать в тяжелую борьбу с подземными грунтовыми водами. Не миновала эта необходимость и строителей гостиницы на Комсомольской площади, где гидрогеологические условия строительства были крайне неблагоприятны.
Под зданием, на глубине до 8,5 метра, залегает плывун. Так называется грунт, столь обильно насыщенный водой, что работать в нем совершенно невозможно, не говоря уже о том, что невозможно и загружать такой грунт какой-либо тяжестью. Чтобы подготовить надежное основание под фундамент гостиницы, строителям нужно было во что бы то ни стало удалить воду и превратить сметанообразную текучую массу в сухой строительный грунт.
Арматурные блоки-сетки, уложенные в фундаментную плиту перед ее бетонированием.
По проекту подошву фундамента надо было расположить на 5 - 6 метров ниже уровня грунтовых вод. Иначе говоря, после возведения здания основная масса фундамента должна будет находиться под постоянным действием грунтовой воды.
Как соорудить этот фундамент в плывуне? Строителям пришлось для этого, прежде всего, оградить всю строительную площадку металлическим подземным забором, так называемым шпунтом.
Шпунт, или, как чаще говорят, шпунтовый ряд, представляет собой сплошную стенку, отдельными частями забиваемую с поверхности земли в глубь грунта. Окаймляя толщу земли своеобразной подземной коробкой, шпунт препятствует проникновению воды в огражденное пространство и позволяет удалить имеющуюся здесь воду.
Шпунт пришлось забивать на глубину до 15, а иногда до 20 метров, с тем чтобы, прорезав все водонасы-щенные слои, он оперся на водоупорный глинистый грунт. Все, кто бывал на Комсомольской площади в начале строительства, слышал, как день и ночь работали паровые копровые молоты, мощными ударами забивавшие шпунт в землю. Они-то и создавали в глубине земли ограждающую металлическую коробку высотой с дом в пять-шесть этажей.
Стенки этой коробки испытывают колоссальное давление подземных вод, стремящихся их «выпереть». Поэтому шпунтовое ограждение было устроено; в виде мощной капитальной конструкции, едва ли менее сложной, чем, скажем, конструкция моста. Помимо сплошных металлических листов, шпунтовое ограждение было усилено сложной решеткой продольных, поперечных и раскосных металлических балок.
Под защитой такой мощной коробки строители уверенно работали над удалением воды из грунта котлована: вода стекала в специально вырытые ямы - зумпфы, а оттуда мощными насосами удалялась по трубам.
Но и обезвоженный этим способом грунт был все же недостаточно прочным, чтобы служить основанием для фундамента высотного здания. Дальнейшее усиление основания было осуществлено путем забивки в грунт свай.
Свайное основание встречается в строительной практике довольно часто. Оно представляет собой «кусты» прочных деревянных или железобетонных столбов, забиваемых копрами в грунт так, чтобы в глубине они упирались в твердый несущий слой. При забивке свай грунт уплотняется, сваи стоят в нем, прочно зажатые, и на них, как на столбы, опирается затем фундамент.
На Комсомольской площади искусственное свайное основание впервые в строительной практике было осуществлено способом так называемой вибронабивки. С поверхности в грунт копром забивались большие металлические трубы, имевшие на конце чугунный наконечник. Когда труба доходила до прочного несущего грунта, забивка прекращалась, в трубу вставлялся металлический каркас (в будущей свае он играл роль скелета) и труба сверху заполнялась пластичным бетоном. После этого труба захватывалась специальными приспособлениями, и копер уже не ударами, а обратными встряхивающими рывками постепенно извлекал ее из грунта, оставляя в грунте набитую, но еще сырую, неотвердевшую железобетонную сваю. Пластичный бетон затвердевал через несколько дней и приобретал необходимую прочность.
На таких вибронабивных сваях и основан фундамент высотного здания гостиницы на Комсомольской площади.
Совсем по-иному были организованы работы по устройству основания под высотное здание Дорогомиловской гостиницы. Здесь грунты насыщены водой еще обильней, чем на Комсомольской площади, и в них строителям предстояло заложить фундамент на глубине более 10 метров.
Для того чтобы вести работы в
