УДК 624.131.37

Калиев М.М., старший преподаватель, Казахский Национальный Аграрный Университет, Алматы, Казахстан

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ НАПРЯЖЕННО-ДЕФОРМИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ ОСНОВАНИЯ НОВОСТРОЯЩЕГОСЯ СООРУЖЕНИЯ РЯДОМ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ОБЪЕКТА

Осы мақалада тұрғызылған ғимаратқа жаңадан салынатын ғимараттың әсер ету дәрежесі бойынша баға берілген және іргетастың қауіпті деформациясын алдын алу үшін қорғау шараларының параметрлеріне негіздеме жасалынған.

Түйінді сөздер: деформация, шөгу, кернеу, топырақ, іргетас, ғимарат.

В статье приводится оценка степени влияния нового строительства на существующее здание и обоснование параметров защитных мероприятий для предупреждения опасных деформаций фундамента.

Ключевые слова: деформация, осадка, напряжение, грунт, фундамент, здание.

This article provides an assessment of influence new construction on existing buildings and substantiation of parameters of of protective measures to prevent the risk of deformation of the foundation.

Keywords: deformation, sediment, stress, soil, foundation, building.

Плотность населения стран мира продолжает увеличиваться. При этом плотность населения весьма неравномерна. Стабильный рост численности населения крупных городов мира особо выражен. В некоторых странах доля городских жителей достигает 80 % общей численности населения.

В таких условиях резко обостряются многие проблемы развития мегаполисов, особенно такие, как дефицит новых площадей, создание транспортных сетей, структур жизнеобеспечения и др.

В настоящее время практически все центральные районы крупных городов плотно застроены. Удобных мест для строительства остается все меньше. Поэтому строить приходится в самых неудобных местах: на косогорах, подтопляемых территориях, в непосредственной близости от уже возведенных зданий и сооружений [1].

Многие из существующих сооружений, рядом с которыми ведется строительство, имеют фундаменты неглубокого заложения. Устройство новых фундаментов, котлованов, использование подземного пространства под паркинги и другие объекты нарушают равновесное напряженно-деформированное состояние грунтового основания и, в большинстве случаев, негативно влияют на существующие конструкции зданий.

Важную роль при проектировании играет инженерное обоснование конструкции объектов, технологии их строительства, дополнительных мероприятий, которые должны обеспечить минимальные изменения напряженно-деформированного состояния основания и фундамента.

Существующие нормы и эмпирические зависимости при оценке влияния нового строительства на существующие конструкции, в основном построены на упрощенной расчетной схеме и, как следствие, имеют существенные погрешности в расчетах, что не позволяет учитывать многих параметров, как самого фундамента, так и окружающего грунта.

В последнее время в связи с развитием информационных технологий, вычислительной техники и программного обеспечения, широкое распространение для решения геотехнических задач получили численные методы. Наиболее часто для этих целей используются методы конечных и граничных элементов.

Методы конечных и граничных элементов позволяют решать геомеханические задачи, аналитическое решение которых представляет значительные математические трудности. Полученные при решении результаты обладают хорошей представительностью и, при использовании адекватных математических моделей, достаточной точностью [2].

В статье рассматривается возможность строительства нового здания на территории внутреннего двора уже существующего общественного комплекса (рис. 1).

Новое здание проектируется достаточно близко к существующему, и его строительство не должно привести к деформациям основания и повлиять на целостность соседнего, поэтому важным вопросом является оценка взаимного влияния фундаментов зданий.

Таким образом целью статьи является оценка степени влияния нового строительства на существующее здание и обоснование параметров защитных мероприятий для предупреждения опасных деформаций фундамента.

На основании выполненных инженерно-геологических, лабораторных и опытных работ можно сделать следующие выводы (рис. 2):

1. Грунты слоев № 1 и № 2 насыпной и почвенно-растительный слои вследствие своей неоднородности, разрыхленности, остатков корней и растений, не могут быть использованы естественным основанием сооружения. Суммарная мощность не строительных грунтов 0,5…0,8 м.

2. Основанием фундаментов могут быть использованы грунты слоя №3…4, ниже глубины 8,0 м от поверхности земли, т.е. ниже подошвы просадочного слоя до глубины 12,0 м.

3. Уровень грунтовых вод находится на глубине 12 м от поверхности.

Учитывая геологические условия, для проектируемого здания принимается монолитный плитный фундамент, с заложением подошвы на глубине 10 м от поверхности.

Рассматривая условия строительства нового здания во внутреннем дворе общественного комплекса, в части выбора рационального способа ограждения стен котлована и защиты существующего задания от деформаций, необходимо отметить следующее.

Рисунок 1 – Общий вид нового здания (а) и план расположения существующего общественного комплекса и нового здания (б)

Применение забивного шпунтового ограждения (например, шпунта Ларсена, как наиболее эффективного в сложных условиях) недопустимо из-за негативного воздействия ударных нагрузок на фундаменты близкорасположенных зданий.

Устройство ограждения котлована из труб большого диаметра часто сопровождается проблемами при бурении шнеком в техногенных грунтах, в которых встречаются остатки старых фундаментов, строительный мусор и пр.

Использование буронабивных свай в качестве ограждения котлована значительно увеличивает стоимость строящегося объекта.

Устройство «стены в грунте» траншейным способом в данных условиях неприемлемо из-за ограниченных объемов возведения ограждения, а также из-за невозможности применения громоздкого оборудования для устройства траншей и приготовления глинистого раствора.

Альтернативным вариантом является сооружение разделительной стены с применением технологии струйной цементации грунтов “jet-grouting” (рис.3).

Основным преимуществом этой технологии [3] является возможность производства работ без ударных нагрузок на близко расположенные здания. Кроме того, устройство ограждения котлована из грунтобетонных свай позволяет выполнить работы с высокой производительностью, в сжатые сроки, что является особенно важным для инвестора с точки зрения эффективности затраченных финансовых ресурсов.

После затвердевания раствора вокруг скважины, в диаметре от 600 до 2000 мм, образуется новый материал – грунтобетон, обладающий высокими прочностными, деформационными и противофильтрационными характеристиками.

Рисунок 2 – Геологический Рисунок 3 – Схема работы технологии

разрез "jet-grouting"

В качестве ограждения используют грунтоцементные вертикальные соприкасающиеся колонны, армированные стальными трубами.

Выводы:

Зависимости, полученные в результате расчетов позволяют выбрать рациональные параметры разделительной стены для защиты существующего здания от деформаций при новом строительстве.

В частности, в зависимости от технических возможностей принимаемого оборудования для создания разъединительных стен, можно рекомендовать минимальное расстояние от защитной стены до стен существующего здания.

Литература

1. Potts, D., Axelsson, K., Grande, L., Schweiger, H., Long, M. Soil-Structure Interaction in Urban Civil Engineering // Co-operation in Science and Technology // Action C7, Thomas Telford, London, 2002.

2. Katzenbach R., Bachmann G., Gutberlet C. The importance of measurements for evaluating numerical analyses of foundations of high-rise buildings. // Proc. 11th International Conference of the International Association of Computer Methods and Advances in Geomechanics // Torino (Italy), 2005. – 695-707.

3. Климович К.Технология "jet-grouting": основные принципы и возможности/ К. Климович// World Underground Spase. – 1997. – №6. – С. 20-24.

4. Зоценко М.Л. Эффктивность разъединительных стенок в грунте при защите существующих сооружений от влияния новостроев/ М.Л. Зоценко, О.В. Борт//Бетон и железобетон в Украине. – 2007. – №6. – С.10-14.