К.т.н. Хрянина О.В.

Пензенский государственный университет архитектуры и строительства, Россия

ПРИЧИНЫ ДЕФОРМАЦИЙ СООРУЖЕНИЙ

НА ПРИМЕРЕ КОРЕННОГО ПЛАТО

Район «Западная Поляна» расположен на западной окраине г. Пензы. В геоморфологическом отношении водораздельное плато, слабо покатое к долинам рек Суры и Пензы. В конце 50 - 60-х гг. ХХ века началась застройка плато, практически при отсутствии инженерно-геологических изысканий и подготовки грунтов. В связи с воздействием различных природных и техногенных факторов уже в процессе возведения зданий и до настоящего времени жилая застройка района испытывает деформации, как на основания, так и на сооружения. Накопление деформаций приводит к недопустимым изменениям – образованию сети трещин через все этажи, смещениям зданий или отдельных его частей, что затрудняет нормальную эксплуатацию и даже может привести к частичному или полному разрушению зданий. Особенно развиты деформации на пологих склонах плато.

К основным природным факторам, вызывающим деформации сооружений, можно отнести: способность горных пород к просадкам по всей площади плато; пучение при замерзании водонасыщенных грунтов и осадки при их оттаивании; изменение гидротермических условий (сезонные и многолетние колебания температуры), влажности пород и уровней грунтовых вод.

К основным техногенным факторам относятся: влияние нагрузки от сооружений на неоднородные по составу грунты зон выветривания; изменение надежности грунтов при появлении подземных вод типа верховодки, подъема уровней грунтовых вод на осваиваемых под застройку участках; ошибки проектировщиков и строителей; перемещение объектов строительства по разным причинам без соответствующей оценки условий; влияние хозяйственной деятельности человека (земляные работы, прокладка и постоянный ремонт коммуникаций, мелиорация земель); строительство новых инженерных сооружений, передающих значительную нагрузку на грунты оснований; вырубка лесных массивов и культурных посадок.

Действие неравномерных осадок на сооружения всегда создает дополнительные напряжения в их конструкциях и может привести к различным деформациям. Вследствие неравномерных деформаций наблюдаются крены, прогибы, выгибы, перекосы, кручения, разрывы в конструктивных элементах сооружений. Обязателен постоянный авторский надзор в процессе службы инженерных сооружений.

Мероприятия, предшествующие наблюдениям за деформациями исследуемых объектов, заключаются в изучении имеющихся геологических данных, топографических материалов, ранее выполненных наблюдений на объекте, выборе методики, приборов и схемы наблюдения, закладке датчиков по измерению деформаций, установка марок и реперов, определении цикличности наблюдения.

Деформации основания с начала строительства до настоящего времени наблюдались на 5-этажном жилом кирпичном доме постройки 1958 г, в пределах плато, в 100 м к югу от перекрестка улиц Мира и Ленинградской, дом 9. Все стены покрыты трещинами на высоту здания, северо-восточный угол «срезан» на высоту двух этажей. При строительстве цокольного этажа образовались трещины раскрытием до 10 см, в результате значительной осадки фундамента над линзой насыпного грунта. Эта линза была пропитана цементным раствором и в последующем работала, как жесткий элемент в процессе осадки здания на естественных грунтах. Косая трещина северо-восточного угла здания постоянно залечивалась и весной вновь раскрывалась (более 35 лет). Фундаменты осевой части здания несущие основную нагрузку были уложены из трех блоков по высоте, а вдоль боковых стен из двух блоков. Повышение уровня грунтовых вод с глубины 10 м происходило постепенно. Грунты основания - пылеватые супеси и суглинки с дресвой и щебнем опок постоянно подвергались неравномерным просадкам на разных глубинах - причина образования мелких трещин по периметру здания.

Последующие сети трещин поэтажно возникали при изменении уровня грунтовых вод и возникновении линз верховодки (конденсации паров воды в летнее время), когда пылеватые грунты зоны тонкого дробления опок палеогена подвергались просадочным явлениям.

Плохая заделка пазух, вскрытие в 1992 году фундаментов вдоль всех стен под усиление и стояние траншей открытыми с мая по октябрь вызвали переувлажнение грунтов основания и развитие морозного пучения в зимний период. Относительное затухание деформаций произошло лишь после создания отмостки и организации вентиляции, проветривания цокольной части здания.

Причины деформаций здания: недостаток инженерно-геологических изысканий, неоднородное сложение выветрелых грунтов элювиального генезиса, наличие ям, засыпанных строительным и бытовым мусором; низкое качество строительных материалов; производство работ непрофессиональными рабочими (заключенными). Изменение температурно-влажностного режима выветрелых коренных пород, нарушение природных условий стока поверхностных и подземных привели к обводнению грунтов основания и вызвали развитие просадок, набухания, морозного пучения и оттаивания (активное проявление процессов происходит в марте и апреле). Неравномерные осадки, особенно при наличии линз насыпных грунтов, определили развитие деформаций здания.

Строительство в пределах плато Западная Поляна рекомендуется вести с подготовкой основания: организация подсыпки хорошо фильтрующих подушек под фундаменты зданий, уплотнение, втрамбовка щебня, устройство дренажных систем и в целом организация поверхностного и подземного стока по всему району. Опыт показывает, что даже приближенный прогноз неравномерных осадок крупных сооружений приводит к значительному экономическому эффекту и в целом к повышению надежности конструкции зданий.