Конструктивные и технологические решения подземных сооружений, возводимых в условиях тесной городской застройки, должны обеспечивать сохранность близрасположенных существующих сооружений, для чего необходимо предусматривать:
— исследование влияния нового строительства на изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива и режима подземных вод;
— обследование оснований, фундаментов и конструкций окружающих сооружений;
— расчетный прогноз деформаций сооружений, попадающих в зону влияния подземного строительства;
— разработку, при необходимости, защитных мероприятий;
— организацию геотехнического мониторинга.
Основные технические решения, принимаемые при проектировании подземных сооружений (расположение в плане и по глубине, тип и форма сечения, конструктивные решения несущих конструкций и фундаментов, способ защиты от подземных вод и др.), должны обосновываться путем сравнения технико-экономических показателей различных вариантов проектных решений с учетом затрат на строительство и эксплуатацию сооружения.
Конструкции подземных сооружений выполняются преимущественно из железобетона. Однако возможно сочетание железобетона с металлическими конструкциями (стальной прокат, чугун), с конструкциями из камня (горные выработки и вскрытые скальные породы, кладка из природного камня). Как правило, используются на практике следующие конструктивные схемы:
— сборная (сборный железобетонный каркас и сборное железобетонное перекрытие);
— сборно-монолитная (сборный железобетонный каркас и монолитное железобетонное перекрытие, монолитный железобетонный каркас и сборное железобетонное перекрытие);
— монолитная (монолитный железобетонный каркас и монолитное железобетонное перекрытие).
В сооружениях с полным каркасом применяются продольное и поперечное расположения ригелей. В сооружениях с неполным каркасом используется, как правило, продольное расположение ригелей. Конфигурация подземных сооружений в плане бывает круглой, прямоугольной, многоугольной, овалоидальной. Конфигурация в разрезе — круглой, прямоугольной, сводчатой.
В подземных сооружениях, расположенных под зданиями, конструктивная схема должна быть увязана с конструктивной схемой надземного здания. При строительстве отдельно стоящих подземных сооружений наибольший рекомендуемый пролет для сборных конструкций — 12 м. Допускаются другие пролеты несущих конструкций при соответствующих обоснованиях.
В жилых зданиях со встроенными подвальными или цокольными помещениями первый жилой этаж должен быть отделен одним специальным перекрытием или техническим этажом.
Объемно-планировочная схема подземного сооружения должна определяться архитектурно-планировочным заданием и обеспечивать функциональную взаимосвязь в горизонтальном и вертикальном направлениях, а также с надземным пространством. Объемно-планировочная схема подземного сооружения, пристроенного или встроенного в надземное здание, определяется с учетом особенностей здания, к которому пристраивается или в которое встраивается подземное сооружение. Объемно-планировочная схема подземных сооружений может быть:
— одноуровневая и многоуровневая;
— одно-, двухпролетная (простейшего вида) и многопролетная.
Высота помещений подземных сооружений от пола до низа выступающих конструкций и подвесного оборудования должна быть не менее:
— стоянки-гаражи — 2,0 м;
— склады — 2,0 м;
— предприятия бытового обслуживания — 2,5 м;
— предприятия торговли и общественного питания — 3,0 м;
— предприятия культурно-просветительские и физкультурно-оздоровительные, административные помещения — 3,0 м.
При проектировании подземных сооружений рекомендуется максимально использовать имеющиеся возможности обеспечения естественного освещения, аэрации и визуальной связи с надземным окружением за счет:
— световых дворов, колодцев (атриумов), куполов, фонарей, световых приямков;
— элементов природного окружения (декоративного озеленения, декоративных бассейнов, фонтанов, аквариумов).
Все конструкции подземных сооружений следует проектировать с учетом требований СНиП на конструкции из соответствующих материалов. Требования, предъявляемые к материалам для подземных сооружений, определяются типом конструкции, условиями ее работы и регламентированы соответствующими главами СНиП на проектирование конкретного сооружения.
Наружные стены подземных сооружений выполняют из каменной кладки, бетонных блоков, сборных железобетонных панелей или оболочек, монолитного бетона и железобетона. Выбор материала обусловливается технологическими и технико-экономическими соображениями, требованиями долговечности, водонепроницаемости, условиями производства работ, наличием средств механизации.
Наружные стены подземных сооружений могут быть несущими и самонесущими. Самонесущие стены воспринимают только боковую (горизонтальную) нагрузку, а несущие стены, кроме того, воспримимают нагрузку от перекрытий покрытия или надземной части сооружения.
Ниже приведены технические требования, предъявляемые к основным строительным материалам для подземных сооружений.
Основные требования, предъявляемые к бетону:
1. Класс по прочности (марка):
— для монолитных конструкций — не ниже В25 (М300);
— для сборных конструкций — не ниже В30 (М400);
— для набрызг-бетона — не ниже В25 (М300).
2. По морозостойкости:
— при отсутствии знакопеременной температуры — F150;
— при оттаивании в воздушно-влажностном состоянии — F200;
— при оттаивании в водонасыщенном состоянии — F300.
3. По водонепроницаемости:
— при гидростатическом давлении менее 0,05МПа — W4;
— при гидростатическом давлении от 0,05 до 0,15 МПа -W6;
— при гидростатическом давлении более 0,15 МПа — W8.
4. По остальным показателям бетоны должны удовлетворять требованиям ГОСТ 26633.
Основные марки чугуна и стального проката:
— чугун марок: СЧ20, СЧ35, СЧ50.
— сталь прокатная марок: С235, С245, С255, С275, С285, С345, С345Т.
Основные требования, предъявляемые к природному камню:
— бут рваный марки по прочности — не ниже 200.
— марка раствора для кладки из природного камня — не ниже 100.
Из каменной кладки и сборных бетонных блоков выполняют, как правило, только стены одноэтажных подземных сооружений и подвалов. При этом используют хорошо обожженный полнотелый красный кирпич пластического прессования марки не ниже 200 на растворе марки не ниже 25, а при очень влажных грунтах — не ниже марки 50. Применение силикатного кирпича не допускается. Бетонные блоки делают из бетона марки B10 и В15.
Места сопряжения стен (углы, примыкания, пересечения), выполненные из каменных материалов и бетонных блоков, усиливают арматурой класса A-I в виде отдельных стержней или сеток. Швы между бетонными блоками при водонасыщенных грунтах выполняют из водонепроницаемого раствора на безусадочном или расширяющемся и самонапрягающемся цементе, либо на портландцементе с уплотняющими добавками. В случаях, когда необходимо повысить жесткость стен из блоков на воздействие горизонтальной нагрузки, в вертикальные стыки, специально выполненные без перевязки, вводят арматурные каркасы.
В зоне сезонного промерзания стены могут подвергаться попеременному замораживанию и оттаиванию. Марка материалов по морозостойкости подбирается в зависимости от температурного режима и требуемой долговечности сооружения и принимается не менее Мрз15 для каменных материалов и F150 для тяжелого бетона.
Стены подземных сооружений подразделяются на массивные и гибкие. Массивные стены из каменной кладки, бетона и бетонных блоков, малоармированного железобетона работают в основном на внецентренное сжатие. Гибкие стены выполняют из монолитного и сборного железобетона. Они воспринимают изгибающие моменты и растягивающие силы. При применении гибких стен из сборных элементов стыки могут быть рабочими и нерабочими — конструктивными. Массивные стены применяют при строительстве сооружений гражданской обороны, неглубоких (до 3 м) одноэтажных подземных сооружений и подвалов и небольшой нагрузке (до 10 кПа) на прилегающей поверхности, при возведении глубоких подземных сооружений методом опускного колодца, погружаемых без тиксотропной рубашки.
Все конструкции подземных сооружений, непосредственно соприкасающиеся с землей, должны иметь защиту от агрессивных сред (грунты и грунтовые воды) согласно требованиям СНиП 2.03.11-85.
Важнейшим условием при проектировании подземных сооружений -является соблюдение требований пожарной безопасности. Мировой опыт эксплуатации подземных сооружений указывает на неукоснительное соблюдений этих требований в самых жестких формах. В противном случае, учитывая замкнутость пространства подземных сооружений, игнорирование этих требований или даже исполнение их в неполном объеме может привести к значительным человеческим жертвам. В табл. 3.1, 3.2, 3.3 приведены основные требования для подземных сооружений по степени их огнестойкости, даны пределы огнестойкости основных элементов конструкций, площади этажей подземного сооружения в пределах пожарного отсека.
