АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДУЕМОЙ ПРОБЛЕМЫ ЗАЩИТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ В ЗОНЕ ВЛИЯНИЯ ПОДЗЕМНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ПАССИВНАЯ ЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ

Изменение типа фундаментов здания (усиление фундаментов сваями различного типа, подводка фундаментной плиты)

Усиление фундаментов сваями различного типа

Для снижения деформаций зданий вблизи котлованов или подземных выработок производится усиление тела фундаментов существующих зданий сваями. Применяются следующие виды свай: буроинъекционные, вдавливаемые, разрядно-импульсные (сваи РИТ), грунтоцементные (jet-сваи), сваи типа «Титан» или «Атлант» и пр.

Как правило, сваи опираются на грунты, залегающие ниже дна котлована или подземной выработки, а в случае, если возможен упуск грунта при устройстве «стены в грунте»,— на грунты на отметке, соответствующей отметке «стены в грунте».

В связи с тем что здания в зоне сложившейся городской застройки зачастую имеют длительный срок эксплуатации и, следовательно, неудовлетворительное состояние фундаментов, а также неплотный контакт фундамента с грунтом основания, например по причине суффозии, предварительно производится укрепление тела фундаментов и контакта «фундамент — грунт» цементацией.

Буроинъекционные и вдавливаемые сваи

V.V. Semkin etal. (2002) приводят в своей статье [94] примеры эффективности применения буроинъекционных и вдавливаемых свай для усиления фундаментов зданий, примыкающих к вновь возводимому зданию с двухъярусной автостоянкой по ул. 4-я Тверская-Ямская в историческом центре Москвы. Авторы показали, что применение буроинъекционных свай позволило снизить осадку здания с 32 до 14 мм, а вдавливаемых свай — с 30 до 20 мм. То есть подводка свайных фундаментов уменьшила осадку зданий, примыкающих к котловану, на

30...50%.

Еще одним случаем применения буроинъекционных свай, изготовленных обычным способом и по разрядно-импульсной технологии (сваи РИТ), является усиление фундаментов здания Старого Гостиного двора (СГД) в Москве (В.А. Ильичев и др. (1998) [16]). Реконструкция данного здания включала устройство подземного этажа под пятном застройки. Максимальные осадки достигли 63 мм, что в два раза превышало нормативные значения. Осадки за счет технологии производства работ (учитывая также ее нарушения) составили 20...40 мм.

Разрядно-импульсная технология была применена для цементации тела фундаментов и контакта «фундамент — грунт» здания Комендантского полка в Лефортово в Москве, под которым проходил автодорожный тоннель глубокого заложения диаметром ~14 м (Н.С. Никифорова (2000) [36]). Буроинъекционные сваи как защитное мероприятие для зданий в зоне влияния глубоких котлованов устраиваются зачастую только вдоль фасадных стен здания со стороны котлована. Это приводит к тому, что здания получают неравномерную осадку, относительная неравномерность зачастую превышает дополнительную предельную величину и в надземных конструкциях возникают дополнительные трещины.

Примером служат здания, примыкающие к многофункциональному комплексу «Неглинная Плаза» (пл. Трубная, д. 29), «Дукат Плаза» (ул. Гашека, д. 7), Дом Несвицкой, примыкающий к подземной автостоянке на Смоленской-Сенной площади (рис. 1, а, б), и пр. в Москве, здания по Минскому переулку в зоне влияния реконструированной второй сцены Мариинского театра, торгового комплекса «Стокманн» на углу Невского проспекта и площади Восстания в Санкт-Петербурге и др.

Строительство подземной автостоянки на Смоленской-Сенной пл., д. 30 в Москве

Рис. 1. Строительство подземной автостоянки на Смоленской-Сенной пл., д. 30 в Москве: а — котлован рядом с Домом Несвицкой; б —трещины в его конструкциях (В.А. Ильичев и др. (2012) [17])

На расстоянии 0,5... 1,0 м от котлована расположено трехэтажное здание — памятник архитектуры — Дом Несвицкой по адресу Смолен- ская-Сенная пл., д. 30, стр. 6 (рис. 1, а). В ходе реконструкции здания все фундаменты были укреплены цементацией, все фасадные стены здания усилены буроинъекционными сваями диаметром 150 мм и длиной 13 м.

Геотехнический мониторинг зданий показал, что максимальная величина осадки здания по адресу Смоленская-Сенная пл., д. 30, стр. 6 составила 20,8 мм, при этом максимальная осадка внутренних марок достигла 19,2 мм, а относительная разность осадок — 1х10'3. Величины деформаций существенно превысили предельные дополнительные величины, регламентируемые нормами, а также прогнозные значения, полученные по программе «PLAXIS 2D», версия 8 с использованием упрочняющейся модели, равные 12,5 мм со стороны котлована и 14,5 мм для второго ряда фундаментов. При этом необходимо иметь в виду, что наблюдения за осадками внутренних марок начались, когда котлован уже был откопан, т.е. в действительности перемещения были больше, чем показали измерения. Максимальное раскрытие трещин с начала наблюдения за маяками достигло 7,2 мм (рис. 1, б).

При строительстве открытым способом Лефортовского тоннеля в Москве от ул. Бакунинской до пл. Проломной Заставы для пяти зданий были применены защитные мероприятия в виде свай усиления.

Работы по усилению буроинъекционными сваями фундаментов здания по адресу ул. Ладожская, д. 16 привели к значительным его осадкам вследствие того, что фундаменты здания с большим сроком эксплуатации оказались в аварийном состоянии и произошла осадка за счет разрушения тела фундамента (рис. 2). Здание было взято в обойму в уровне цокольного этажа, что позволило обеспечить его устойчивость.

Фундаменты здания Щербаковских палат по ул. Бакунинская, д. 24 (рис. 3) в зоне влияния котлована тоннеля были усилены вдавливаемыми сваями, а Церкви Благодарения по М. Гавриковупер, д. 29 — буроинъекционными сваями. После устройства анкеров для крепления стен котлована тоннеля произошел прирост осадок здания Щербаковских палат с 3 мм до 18 мм, а Церкви Благодарения — с 20 мм (от устройства свай усиления) до 60 мм вследствие снижения несущей способности свай из-за разуплотнения грунта в межсвайном пространстве, после чего устройство анкеров было прекращено.

Н.С. Никифорова (2008) [35] делает вывод, что устройство свай усиления в качестве защитных мероприятий для зданий вблизи котлованов и анкерного крепления их ограждающих конструкций недопустимо, так как это приводит к прогрессирующему росту осадок здания вследствие снижения несущей способности свай.

Здание по адресу ул

Рис. 2. Здание по адресу ул. Ладожская, д. 16 в зоне влияния котлована автодорожного тоннеля на участке 3-го транспортного кольца в Лефортово после усиления его фундаментов буроинъекционными сваями (Д.Е. Разводовский и др. (2008) [50])

Здание Щербаковских палат в зоне строительства Лефортовского тоннеля в Москве (Н.С. Никифорова (2008) [35])

Рис. 3. Здание Щербаковских палат в зоне строительства Лефортовского тоннеля в Москве (Н.С. Никифорова (2008) [35])

В статье Н.С. Никифоровой и др. (2010) [43] показано, что усиление фундаментов зданий рядом с котлованами глубиной более 10 м буроинъекционными сваями, устроенными только по фасаду, приводит, с одной стороны, к развитию сверхнормативных неравномерных осадок, поскольку происходят осадки и внутренних фундаментов. С другой стороны, при глубоких котлованах достаточно гибкие буроинъекционные сваи небольшого диаметра не предотвращают развития сверхнормативных осадок для тяжелых исторических зданий, поскольку они попадают в зону значительных перемещений в грунтовом массиве, прилегающем к котловану глубиной 10.. .20 м.

В качестве примера, иллюстрирующего вышесказанное, можно привести усиление фундаментов здания музыкального училища буроинъекционными сваями. Здание по адресу Дмитровский пер., д. 6 в Москве располагалось на расстоянии 10 м от котлована глубиной 14,5 м для подземной автостоянки строившегося методом «top-down» бизнесцентра «Женевский дом» по адресу Дмитровский пер., д. 8, вл. 1, (рис. 4).

Здание общежития музыкального училища, состоящего из двух корпусов высотой 3 и 6 этажей, имеет статус исторического, поскольку срок его эксплуатации превышает 100 лет. Во время строительства «Берлинского дома» с трехуровневой подземной частью, расположенного по адресу ул. Петровка, д. 5, здание претерпело дополнительные осадки, что привело к ухудшению состояния его конструкций, которое оценивалось как предаварийное. Затем было произведено усиление надземных конструкций здания, и состояние его конструкций стало соответствовать III категории — удовлетворительное. Для снижения прогнозируемых деформаций основания до нормативных значений на основании геотехнического моделирования проектом было предусмотрено усиление всех фундаментов зданий буроинъекционными сваями диаметром 250 мм длиной до 19 м. Однако при производстве работ по бурению скважин начал выделяться газ от разложения органики, поскольку ранее на этом месте, вероятно, находились выгребные ямы. Было предписано скважину затампонировать и работы по усилению фундаментов сваями прекратить. Поэтому фундаменты под внутренними стенами оказались не усиленными.

Бизнес-центр «Женевский дом» и здание в зоне влияния его строительства

Рис. 4. Бизнес-центр «Женевский дом» и здание в зоне влияния его строительства: а — бизнес-центр «Женевский дом»; б — общий вид здания общежития музыкального училища в зоне влияния; в — схема расстановки геодезических марок на здании общежития музыкального училища (Н.С. Никифорова и др. (2010) [43])

Анализ деформаций оснований

Фундаменты здания общежития музыкального училища

Предельные

дополнительные

деформации

Расчетные

деформации

Замеренные

деформации

m мм

ASJI

S„, мм

ASM

5„ мм

ASM

Без усиления

14

12x10'4

С усилением буроинъекционными сваями

0,4

4Х1СГ4

7,5

7х10'4

13

2x10'4

Анализ деформаций оснований, приведенный в табл. 1, показал, что усиление фундаментов сваями практически не привело к снижению максимальной расчетной осадки для случая без усиления сваями, а замеренная относительная неравномерность осадок оказалась примерно равной нормативной величине, хотя сваи под внутренними стенами не устраивались. Отсюда следует, что применение буроинъекционных свай для усиления фундаментов существующей застройки рядом с глубокими котлованами не всегда эффективно.

Этот вывод подтверждается другим примером. При строительстве отеля «Ритц-Карлтон» категории 5 звезд с пятиуровневой подземной автостоянкой (рис. 5) в Москве на месте снесенной гостиницы «Интурист» по адресу ул. Тверская, д. 5 в зону влияния котлована глубиной 21 м попали исторические здания и коммуникационный коллектор. Это здания гостиницы «Националь», туфовая пристройка и флигель которой практически примыкали к котловану, театра им. М.Н. Ермоловой, психологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, медицинской академии им. И.М. Сеченова.

В связи со сжатыми сроками строительства НИИОСП им. Н.М. Гер- севанова (В.А. Ильичевым, С.Б. Уховым, П.А. Коноваловым и Н.С. Никифоровой) на основе анализа геотехнической ситуации на объекте было принято решение о возможности строительства отеля методом «top- down» без усиления фундаментов соседних зданий. Дальнейшие наблюдения за осадками, которые проводила фирма «Креал», подтвердили правильность этого решения.

Осадки и их относительные неравномерности для всех зданий, исключая гостиницу «Националь», не превысили нормативных значений.

Разрез по зданиям

Рис. 5. Разрез по зданиям: гостиница «Националь» (слева), отель «Ритц-Карлтон» (в центре) и театр им. М.Н. Ермоловой (справа) (Н.С. Никифорова и др. (2010) [43])

В туфовой пристройке величины осадок достигли 12...25 мм, что меньше дополнительной предельной величины (30 мм), но несколько больше расчетных величин (15 мм). Величина крена 0,003 превысила дополнительное предельное значение 0,001. Во флигеле осадки достигли 17...39 мм и превысили дополнительную предельную величину 4 мм, а также превысили прогнозируемую величину 15 мм. Крен 0,002 превысил дополнительную предельную величину 0,0003, а также расчетное значение 0,001. Но такое превышение замеренных деформаций над прогнозными было вызвано нарушением технологии производства работ при устройстве ограждения котлована буросекущимися сваями.

Вдавливаемыми сваями был усилен фундамент реконструированного здания студенческого общежития на северо-западе Москвы при возведении рядом пристройки с подземным этажом. Первоначально фундамент был усилен буроинъекционными сваями (рис. 6), которые не работали, то есть не снизили осадку здания в связи с разуплотнением рыхлого песка при устройстве ограждения котлована методом проходного шнека для пристройки. Максимальная осадка здания достигла 60 мм, несмотря на наличие буроинъекционных свай.

Схема усиления буроинъекционными сваями фундамента здания общежития в Москве

Рис. 6. Схема усиления буроинъекционными сваями фундамента здания общежития в Москве

Использованию буроинъекционных свай для усиления фундаментов реконструируемого здания театра с устройством подземного пространства в Португалии посвящена статья A. Pinto, М. Gourveia (2003) [92]. Максимальная осадка здания после откопки подземного этажа достигла 8 мм, при этом от устройства буроинъекционных свай она составила 6 мм.

Примерно такие же осадки получило реконструируемое с устройством подземного этажа здание театра в Венеции при усилении его фундаментов буроинъекционными сваями, опирающимися на закрепленные по манжетной технологии цементацией заиленные пески (рис. 7) (Ва- lossi Restelly A. etal. (2003) [77]).

Усиление фундаментов театра в Венеции при его реконструкции с устройством подземного пространства (Balossi Restelly A. etal. (2003) [77])

Рис. 7. Усиление фундаментов театра в Венеции при его реконструкции с устройством подземного пространства (Balossi Restelly A. etal. (2003) [77])

Усиление фундамента здания Storey’s Gate в Лондоне, расположенного наиболее близко к новому строительству шахты метрополитена, выполнялось с помощью подведения массивных бетонных опор, а также небольших свай, заделанных в гравий. Здание находилось в неудовлетворительном состоянии из-за осадки, накопившейся за время его существования. С помощью усиления фундаментов здания удалось снизить разность его осадок (J.B. Burland etal. (2001) [80]).

Усиление фундаментов здания Каменноостровского театра в Санкт-Петербурге буровыми сваями при его реконструкции описано в статье В.М. Улицкого и др. (V.M. Ulitsky etal. (2014) [97]). Подводка балок, свай усиления позволила сохранить надземные конструкции здания театра при его реконструкции с устройством подземного пространства, обеспечив осадку здания, не превышающую 9 мм.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >