Сборник трудов конференции СПбГАСУ 2014 ч

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

д. 70 по Невскому проспекту – «Дом журналиста – Петербургское купеческое общество – Дом И.О. Сухозанета» – памятник истории и архитектуры позднего классицизма, которое представляет собой 3-, 4-, 5-этажное административное здание с продольными и поперечными несущими стенами.

Годы строительства – 1826–1830, капитальный ремонт произведен в 1946–50 гг. Фундаменты здания – ленточные бутовые или кирпичные на естественном основании с глубиной заложения 1,1 и 1,5 м. от поверхности основания. В подвале выполнена прижимная плита и прижимная стенка. Стены здания выполнены из полнотелого красного кирпича на известковом растворе. Толщина наружных стен 810 мм, внутренних – 580–640 мм.

В ходе технического обследования здания «Дома журналиста» выявлены многочисленные дефекты и повреждения в несущих конструкциях. Наружные стены характеризуются наличием множества наклонных и вертикальных трещин в межоконных поясах, простенках и перемычках. Развитие трещин носило повсеместный характер, а ширина их раскрытия достигает 15 мм. Имеются сквозные трещины с раскрытием до 6 мм. Согласно СП 13-102–2003, техническое состояние стен было охарактеризовано как ограниченно работоспособное.

По результатам обследования*. это здание было отнесено к III категории технического состояния в соответствии с ТСН 50-302–2004 с элементами аварийности. Для данной категории зданий предельное ограничение дополнительной осадки – 20 мм, дополнительного перекоса – 0, 001 и дополнительного крена – 0, 002, допустимое ускорение колебаний фундаментов при реконструкции не должно превышать 0, 15м/с2. (табл. 4.2. ТСН 50-302–2004 [2]).

Причинами раскрытия трещин на фасадах и стенах здания, которые существовали до начала строительства, следует считать общий износ, понижение жесткости здания в целом, низкие деформационные характеристик грунтов основания. Грунты этого типа основания предрасположены к тиксотропными изменениям в процессе незначительных динамических воздействий (в частности транспорта, сезонного промерзания и др.).

2. Грунтовые условия площадки.

Всоответствии с проведенными инженерно-геологическими изысканиями, выявлены следующие грунтовые напластования на площадке строительства (рис. 1).

Вверхней части основания залегают техногенные отложения (tg IV), представленные насыпными антропогенными образованиями. Мощность техногенных отложений составляет до 3, 2 м.

Ниже расположены озерно-морские отложения (ml IV), представленные песчаными и пылевато-глинистыми отложениями: пески пылеватые, серые, насыщенные водой, супесь пылеватая пластичная желтая и серая, с прослойками песка и суглинка пылеватого мягкопластичного. Общая мощность этих отложений составляет 4,1–9,0 м.

*Обследование было выполнено. ГУ «Центр экспертно-технического сопровождения» в 2010 г.

61

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Их подстилают озерно-ледниковые отложения (lg III) в виде суглинков текучих и текучепластичных, ленточных и слоистых и супесей пластичных, пылеватых с прослойками песков. Мощность этих отложений составляет

3,4–10,2 м.

Рис. 2. Инженерно-геологический разрез основания по площадке строительства

Отметим, что современные озерно-морские отложения (ml IV) и озер- но-ледниковые отложения (lg III) являются тиксотропными грунтами, склонных к переходу в текучее состояние при динамических воздействиях и ухудшению деформационных и прочностных характеристик.

Под этими грунтами залегают ледниковые отложения (g III), озерноледниковые отложения (lg II), ледниковые отложения (g II), представленные супесями пластичными и песчанистыми с прослойками песка и гравия, а также суглинки полутвердые с включениями гравия и отдельных валунов. Общая мощность этих отложений составляет от 7,8 до 20 м.

Коренные отложения в виде протерозойских твердых глин (V kt2) подсечены на глубинах 34–37 м.

Основные физико-механические и прочностные характеристики грунтов основания приведены в табл. 1.

62

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

Таблица 1

Физико-механические и прочностные характеристики грунтов основания

Уровень подземных безнапорных вод находится на глубинах 1,2–1,6 м от дневной поверхности грунта.

Таким образом, грунтовые условия площадки строительства отвечают основным характерным особенностям напластования грунтов для центральной части Санкт-Петербурга [ 1 ].

3. Особенности производства подготовительных работ.

Демонтаж основных несущих конструкций реконструируемого объекта осуществлялся механизированным способом в течение 25 дней в соответствии с проектом производства работ.

Результаты динамического мониторинга за параметрами колебаний конструкций зданий окружающей застройки*, показали, что для дома № 70 по Невскому пр. векторное значение ускорений колебаний при ручной разборке составило 0,022–0,158 м/с2 , а при механизированной разборке 0,011 – 0,355 м/с2. при допускаемых значениях для такой категории здания 0.15 м/с2 (ТСН 50-302–2004), т. е. в ряде случаев почти в два раза превышал допустимые значения.

В связи с высоким износом основных несущих конструкций соседних зданий, попадающих в 30 метровую зону риска (здание д. 70 по Невскому пр., и д. 40 по наб. Фонтанки ), после демонтажа оставшихся существующих конструкций реконструируемого объекта было выполнено усиление фундаментов примыкающих стен в соответствии с проектом†.

* Работы выполнялись ООО «Центром геотехнического мониторинга»

† Проект выполнялся ООО СК «Гидрокор»

63

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Усиление фундамента в примыкающей к площадке строительства выполнено ООО «Геоизол». В состав работ по усилению фундаментов входило инъекционное укрепление тела фундамента при помощи инъекции цементного раствора , а также установка 75 наклонных анкерных свай по технологии «Титан» 73/75 длиной 25 м и диаметром 200 мм с поверхности основания установкой HUTTE HBR 202D. Скважины под анкерные сваи бурились без обсадных труб ударно-вращательным способом с подачей по внутреннему каналу штанги промывочного раствора под давлением (рис. 2). Под фундаментами д. 70 было установлено 35 свай.

План установленных свай приведен на рис. 3.

Рис. 3. Схема устройства свай «Титан»

Динамический мониторинг проводимый в процессе усиления фундаментов показал [4], что для дома № 70 по Невскому пр. векторное значение ускорений колебаний при инъекцировании цементного раствора под подошву составило 0, 110–0, 146 м/с2, а при устройстве свай усиления «Титан» составило 0,015–0,234 м/с2, что также превысило допустимые значения для такой III категории технического состояния здания – 0.15 м/с2 по ТСН 50-302–2004.

На площадке строительства было организовано измерение кренов межевых стен д. № 70 по Невскому пр. (4 сечения). В трех сечениях были отмечены крены в сторону площадки выше допустимых ТСН 50-302–2004 табл. 4.2 значения 0, 002. Они составили: по сечению № 1 – 0,00056, по № 2 – 0,0053; № 3 – 0, 0037 и по № 4 0, 0049.

64

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

Рис. 4. План расположения свай усиления «Титан» для фундаментов примыкающих к строительной площадке зданий

Причиной этого могли быть изначальные крены стен, а так же работы по демонтажу и усилению фундаментов отдельных стен. Влияние ускорения колебаний при этих видах работ могло служить изменению свойств тиксотропных грунтов озерно-морских и озерно-ледниковых отложений и быть причиной дополнительных неравномерных осадок стен примыкающих котловану.

Дополнительным обоснованием этого могут быть результаты наблюдений за вертикальными перемещениями осадочных марок, расположенных на межевой стене д. 70 по Невскому пр.

Так, наблюдался подъем всех осадочных марок и их дальнейшее неравномерное оседание. В этот же период наблюдения с использованием щелемеров и маяков показали дополнительное раскрытие существующих трещин в стенах дома № 70 по Невскому пр.

4.Работы нулевого цикла (ограждение котлована, устройству свай

ифундаментной плиты).

Первоначально для ограждения котлована было предусмотрено использование металлического шпунтового ограждения с глубиной погружения 27, 0 м, а также устройство конструкции «стена в грунте». На стадии выполнения рабочего проекта были выполнены поверочные расчеты, которые позволили уменьшить глубину погружения шпунта из условия безопасности

65

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

и отказаться от дорогостоящего решения с устройством конструкции «стена в грунте». В дальнейшем ограждение котлована, его раскрепление и разработка, устройство буронабивных свай и фундаментной плиты осуществлялось по проекту ЗАО «Геострой»*

(Авторский коллектив: Н.К. Войтович, Н.Б. Юдина, Т.Н. Шахтарина, К.В. Дзержинская, Д.О. Карлов) .

Рис. 5. Оценка расчетных деформаций зданий примыкающей застройки при численном моделировании откопки котлована

Вдоль оси «И» и оси «13» ограждение котлована выполнялось металлическим шпунтом «Arselor» AZ 37-700 длиной 13,5 м.

Ограждение котлована со стороны набережной р. Фонтанки и Невского проспекта осуществлялось с использованием старого фундамента, через который устраивались буронабивные сваи 410 мм длиной 27 м.

Вдоль существующего фундамента с внутренней стороны выполнялись сваи Jet-grouting с шагом 450 мм на глубину не менее 2 м от подошвы существующих фундаментов (рис. 6).

На рис. 7 приведен план расположения шпунтового ограждения, выполненного Jet-grouting и ограждения из буронабивных свай.

* Авторский коллектив: Н.К.Войтович, Н.Б.Юдина, Т.Н.Шахтарина, К.В.Дзержинская, Д.О.Карлов.

66

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

а)

б)

Рис. 6. Схема усиления фундаментов по технологии сваи Jet-grouting (а) И работы по разборке участков грунтоцемента для устройства прижимной стенки (б)

67

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

Рис. 7. План расположения шпунтового ограждения и выполненного Jet-grouting

Для устройства свайного основания под каркас здания приняты буронабивные сваи диаметром 550 мм длиной 27 м от дневной поверхности, изготовленные по технологии фирмы «Bauer». Всего было изготовлено 162 буронабивные сваи. План расположения свай приведен на рис. 8.

а)

68

Раздел 2. Проектирование и строительство оснований и фундаментов с применением…

б)

Рис. 8. План свайного поля из буронабивных свай ( а) и вид буровой машины при изготовлении свай (б)

При отрывке котлована для обеспечения устойчивости шпунта устраивались распорки из металлических труб (рис. 9).

При изготовлении свай и устройстве шпунтового ограждения производился геотехнический мониторинг измерения ускорений колебаний. Так, при изготовлении первых 10 свай векторное значение ускорений колебаний составило 0, 011-0,038 м/с2 при допустимом значении 0, 15 м/с2.

Регулярные геодезические наблюдения за развитием вертикальных деформаций фундаментов зданий попадающих в 30 м зону риска, показали некоторый подъем осадочных марок связанный, очевидно, с незначительным выпором грунта основания при изготовлении буронабивных свай. Этот подъем осадочных марок д. 70 по Невскому пр. не превысил в среднем 3-5 мм и может считаться безопасным для конструкций здания.

69

Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение

а)

б)

в)

Рис. 9.План (а) и схема (б) устройства распорок при вскрытии котлована; в) вид котлована при выполнении армирования с распорными конструкциями*.

* Армирование плиты и бетонирование плиты выполнено ООО «Стройфорт»

70