НАТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ДЛЯ ОЦЕНКИ ВЛИЯНИЯ ЗАЩИТНЫХ МЕРОПРИЯТИЙ НА ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ГРУНТОВОГО МАССИВА, ВКЛЮЧАЮЩЕГО ФУНДАМЕНТЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ

В статье В. А. Ильичева, Н.С. Никифоровой и др.(2015) [19] предлагается для предварительной оценки осадки окружающей застройки при применении активных или пассивных защитных мероприятий S3 прогнозируемую величину осадки Sq3, полученную аналитическим методом по формулам, приведенным в [20, 33, 67], или путем численного моделирования, принимать с понижающим коэффициентом Кс, приведенным в табл. 2 [19]:

где S(x)3 — осадка здания с защитными мероприятиями;

S(x)q3 — осадка здания без защитных мероприятий (прогнозируемая);

(х) — координата точки по длине здания; (х) = 0 на ближайшей к подземному сооружению стене здания;

Кс = S3/S63.

Для уточнения значения Кс была проведена серия натурных исследований и геотехнических расчетов.

ПРОВЕДЕНИЕ НАТУРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И ГЕОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

Буроинъекционные и вдавливаемые сваи в рыхлых водонасыщенных песках (испытание № 1)

Эффективность применения пассивных защитных мероприятий для здания (буроинъекционных и вдавливаемых свай усиления в рыхлых водонасыщенных песках) изучалась при реконструкции здания, расположенного в северо-западном районе Москвы, в зоне влияния строительства пристройки с подземной частью.

К существующему реконструируемому 8-этажному зданию постройки 1951 г. с кирпичными стенами и подвалом под частью здания пристраивался 9-этажный корпус с одним подземным этажом с глубиной котлована до 4,0 м. В качестве защитных мероприятий для здания было выполнено усиление его ленточных фундаментов буроинъекционными сваями диаметром 180 мм длиной 16,8... 17,5 м (рис. 35), цементация тела фундаментов и контакта «фундамент — грунт», а также усиление бандажами стен в местах имевшихся трещин. Кроме того, здание надстраивалось одним этажом.

Инженерно-геологические условия площадки (рис. 35) были представлены насыпными грунтами (н), подстилаемыми аллювиальными песками средней крупности, рыхлыми (1а) и средней плотности (7), влажными и водонасыщенными, общей толщиной слоя аллювиальных отложений 8,8... 13,2 м. Ниже залегали моренные суглинки (3), под которыми находятся флювиогляциальные среднечетвертичные пески средней крупности (4) и крупные (5), средней плотности, водонасыщенные и ниже —верхнеюрские глины твердой и полутвердой консистенции (8).

Грунтовые воды (напорные и безнапорные) были встречены на глубине 6,5...7,0 м от поверхности.

Осадка здания во время усиления его фундаментов буроинъекционными сваями и контакта «фундамент — грунт» со стороны будущей пристройки практически отсутствовала, а раскрытие трещин в здании было в пределах точности измерений.

При устройстве ограждения котлована вдоль реконструируемого здания методом непрерывного полого шнека (НПШ) с погружением 53 шт. труб диаметром 377x7 мм, длиной 10 м, с шагом 0,5 м в здании общежития по всей его высоте возникли трещины значительной ширины раскрытия — до 15 мм. Это корреспондировалось с тем, что осадки здания достигли ~35...45 мм под стеной со стороны котлована и ~10 мм — под следующей поперечной стеной.

Осадки стены здания со стороны ограждения котлована для пристройки достигли 61,7 мм и 44,9 мм. Относительная неравномерность осадки составила 0,0035 и 0,001 в двух направлениях.

Деформации основания здания превысили значение предельной дополнительной осадки и относительной неравномерности осадок для кирпичных зданий без армирования III категории состояния конструкций, расположенных в зоне влияния нового строительства — 1,0 см и 0,0007 (Прил. Л СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений». Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83).

Согласно данным статического зондирования, проведенного до начала работ по усилению фундаментов буроинъекционными сваями и после устройства ограждения котлована было доказано, что ранее рыхлые пески залегали с глубины 4,2 м до 7,0 м, а затем пески перешли в рыхлое состояние с глубины 1,9 м до глубины —12,0 м (рис. 37).

В связи с переходом из состояния средней плотности в рыхлое свойства песков ухудшились: модуль деформации изменился с 23,0 МПа до 13,5 МПа, а угол внутреннего трения уменьшился с 31 до 28 град.

У рыхлых песков, которые еще более разуплотнились, модуль деформации уменьшился с 17,0 МПа до 13,5 МПа.

Результатом явилось возникновение сверхнормативных деформаций основания здания, вызванных разуплотнением грунта вокруг свай усиления фундаментов здания общежития, примерно на половине их длины, что вызвало снижение их несущей способности. Это произошло вследствие:

  • 1) применения технологии бурозавинчиваемых свай с рыхлением грунта вместо указанного в ППР и рекомендованного метода НПШ при устройстве ограждения котлована вдоль здания общежития;
  • 2) нарушения технологии производства работ при устройстве свай ограждения котлована методом НПШ: заполнение скважин раствором на половину высоты, что зафиксировано в журнале технического надзора;
  • 3) отступления подрядчиком от требований ППР и СП 45.13330.- 2012 Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» по срокам изготовления свай и расстоянию между ними.

Поскольку стабилизация осадок здания не наблюдалась, фундаменты здания дополнительно были усилены вдавливаемыми сталебетонными сваями диаметром 219 мм, опирающимися на флювиогляци- альные пески крупные и средней крупности, средней плотности, со стороны пристройки.

Сваи усиления крепились к стене здания с помощью железобетонного ростверка. Сваи усиления устраивались изнутри здания с отметки пола 1-го этажа (рис. 36).

Вдавливание свай производилось после устройства бетонного кондуктора с закладными деталями секциями длиной 1 м, которые соединялись сварным стыком, равнопрочным сечению трубы. Трубы затем заполнялись мелкозернистым бетоном и армировались двумя стержнями.

В то же время впроекте не учитывалась остаточная несущая способность буроинъекционных свай усиления, что шло в запас. Расчетная нагрузка на сваю с учетом данных статического зондирования составляла 50,9 тс.

При этом отмечалось, что под фундаментом грунт может быть более разуплотнен, чем в точках статического зондирования, следовательно, допускаемая нагрузка на сваю заданной длины может оказаться меньше расчетной величины. Это должно было оказать усилие вдавливания. Действительно, в отдельных местах фактическая длина свай превысила проектную примерно на 1,0 м.

Усиление фундаментов здания буроинъекционными сваями

Рис. 35. Усиление фундаментов здания буроинъекционными сваями

После усиления фундаментов здания вдавливаемыми сваями его осадка стабилизировалась, достигнув со стороны пристройки 25...70 мм (рис. 39).

Цель натурных исследований заключалась в установлении эффективности применения свай усиления при разуплотнении грунтов основания, сложенных рыхлыми водонасыщенными песками, вызванном нарушением технологии производства работ при устройстве ограждения котлована методом НПШ.

Подготовительные работы по устройству вдавливаемых свай в подвале здания

Рис. 36. Подготовительные работы по устройству вдавливаемых свай в подвале здания

Результаты натурных испытаний позволили установить коэффициент снижения к прогнозируемой осадке здания без защитных мероприятий, определенный численными расчетами в программе «PLAXIS 2D» при применении защитного мероприятия и без него (табл. 2).

Коэффициент снижения к осадке Кс при применении защитного мероприятия и без него

Таблица 2

Осадка без защитных мероприятий (на не- разуплотнен- ном основании), мм

Осадка с буроинъекционными сваями после разуплотнения грунтов основания, мм

Осадка с вдавливаемыми сваями после разуплотнения грунтов основания

Коэффициент снижения к осадке с учетом разуплотнения грунтов основания

Буроинъекционные сваи

Вдавливаемые сваи

19,4

12,0... 50,0

5,0... 10,0

0,61...2,57*

0,25...0,52

Примечание: * — увеличение осадки в 2,57 раза.

Оказалось, что в рыхлых водонасыщенных песках, обладающих плывунными свойствами, где возможен упуск грунта при устройстве ограждения котлована, и может произойти снижение несущей способности свай вследствие разуплотнения грунта. Сваи «не работают», поэтому предпочтительно использовать альтернативные защитные мероприятия для окружающей застройки, например закрепление грунта.

В то же время следует отметить, что вдавливаемые сваи как защита для зданий в зоне влияния подземного строительства более эффективны по сравнению с буроинъекционными сваями.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >