Сборник трудов конференции СПбГАСУ 2012

Численные методы расчетов в практической геотехнике

При таком способе обычно практикуемое НТС играет не консультационную, а руководящую роль, когда научная составляющая становится главной.

Важныймомент:возникновение«запредельнойситуации»можнопредсказать задолго до завершения строительства, например, по результатам наблюдений при возведении первых этажей здания. Поэтому строительство можно продолжать, но одновременно, в случае необходимости, вести работы по упрочнению грунтов или усилению фундаментов согласно ранее подготовленному проекту, который получил адекватное название «отложенного решения». В арсенале строителей имеется множество способов, которые могут рассматриваться как «отложенное решение» – инъекционное упрочнение грунтов, подведение вдавливаемых свай, буровых, буроинъекционных свай, свай «РИТ» и др.; эти способы широко применяются для усиления фундаментов при реконструкции, оснащены малогабаритным оборудованием. Также может быть изменена последовательность возведения здания.

Предлагаемый способ может рассматриваться как раздел известной теории динамических систем, управляемых каким-либо процессом по принципу обратной связи в условиях неопределенности, помех и противодействия, когда оптимальноерешениепринимаетсявзависимости отразвития самого изучаемого процесса.

Под процессом здесь понимается строительство зданий и сооружений, а факторами неопределенности, помех и противодействия – отсутствие достоверной информации о действительных характеристиках грунтов, изменчивость их в результате воздействия многихвнешних факторов, несовершенство расчетных схем и др.

Примером подобной адаптации фундаментов (и фактически прототипом предлагаемого способа)является корневая система дерева; корниего вырастают «по мере необходимости», т. е. в процессе роста и в зависимости от тех грунтов

итехветровыхвоздействийвместе,гдедереворастет:приувеличенииветровых воздействий(например, если деревопопадает на прорубленную просеку), корни его увеличиваются до необходимого размера; заметим, что человек такой способность не обладает: размеры ног его почти полностью формируется в юношеском возрасте и в дальнейшем они почти не увеличиваются.

Отдельные результаты строительства зданий по предложенному способу были опубликованы в статье [2], в сборниках научных трудов СПбГАСУ [3, 4]

иПермского ГТУ (ныне ПНИПУ) [5, 6].

Способ в последние годы был реализован на 15-ти крупных объектах Екатеринбурга. В 14-ти из них необходимости инженерного вмешательства не возникло. «Отложенное решение»было реализовано только на одном из объектов – 9–12-этажном доме в Екатеринбурге [6], в котором проектная плита толщиной 400 м имела большой дефицит несущей способности.

Эффект от реализации способа на примере трех объектов, показанных на рис. 1, кроме сокращения сроков строительства, характеризовался отменой большого числа забивных и буронабивных свай.

338

В.И. Соломин, В.В. Лушников, Ю.Р. Оржеховский

Рис. 1. Примеры реализации способа «ПРОЕКТ↔НТС» в Екатеринбурге:

а– аэровокзал в а/п Кольцово; б – 25-этажный дом в м/к «Зеленая роща»;

в– здание Центра управления перевозками

Дополнительные аргументы в пользу предлагаемого способа адаптации.

1.Сооружая дом,например, до половины высоты, пока фундаментв полной мере еще не нагружен, и наблюдая за его деформациями, можно установить действительные характеристикижесткости грунтового основания (коэффициентыпостели,модулидеформации),рассматриваяпроцессстроительствакакпробное испытание грунтов нагрузкой и повышая тем самым достоверность информации о грунтах.

2.ПолученныехарактеристикигрунтовможноучитыватьприпрогнозеНДС дома до полной его высоты, т. е. на виртуальное состояние построенного дома.

3.Также важно, что необходимости применения расчетных моделей, черезкоторыеобычно переходят кзначениям коэффициентов постели,не возникает– достаточновычислитьихвконкретномместеиввестивкомпьютерную программудляпоследующегорасчета,минуя, например,вычислениямодулядеформации.

4.Поведение основания и фундамента, а также надземной конструкции строения, необходимость реализацииподготовленного «отложенного решения», как отмечалось, можно уверенно предсказать уже на уровне части его высоты, проецируя НДС на виртуальное состояние строения в завершенном виде.

5.На начальной стадии проектирования предполагается применение более простых решений фундаментов – плитных вместо свайно-плитных; столбчатых вместо плитных; свайных, но с меньшим числом, меньшей длиной, меньшим шагом и др.

6.Если проектируется столбчатый фундамент, размеры его целесообразно принимать так, чтобы давление под каждым из них при достижении, например, половины высоты, было близким к тому, которое возникло бы при полной высоте строения; это позволяет на этом уровне оценить характеристики грунтов

вшироком диапазоне давлений, включаянелинейные эффекты,а также на случай, если потребуется превращение столбчатого фундамента или его части в плитный.

339

Численные методы расчетов в практической геотехнике

7.Достаточно полную информацию о состоянии фундаментов и оснований предлагается получать достаточно простым способом – путем измерения нарядусосадамифундаментов,такженаклоновмеждуэтажныхперекрытий,которые отражают ранееобразовавшиеся неравномерные деформации основания, поскольку будучи сооруженными вначале строго горизонтально, в дальнейшем, по мере развития деформаций, они получают различные отклонения от горизонтали.

8.В действующих нормативах (СП22.13330.2011) имеется такое проти-

воречие: относительная разность осадок фундаментов (∆S/L)u каркасных зданий (а в прежних редакциях – и для бескаркасных) и крен iu допускается до 5 10 –3;

вдругих же нормативах (СНиП 2.01.07–85*, СНиП 3.03.01-87 и др.) регламентируютсяотклонения зданий от вертикали и наклоны перекрытий только до 2 10 –3.

9.Это означает, что согласно указанным нормативам крен фундамента не обязательно должен соответствовать отклонениям зданий и наклонам перекрытий; фактически тем самым нормативы допускают постепенное выпрямление высотного здания по мере его возведения, поскольку каждое очередное перекрытие сооружается строго горизонтально, и только потом получает наклон, соответствующий последующему крену фундамента. Такой же пример постепен-

залегают элювиальные суглинки, имеющие согласно исходным предпосылкам удельный вес 18 кН/м3, расчетное сопротивление 0.2 МПа, модуль деформации 12 МПа, причем слой суглинков выклинивается так, что под фундаментами по оси 1 мощность его составляет 2–3м,акоси6 –6–8м.Нижезалегаютмалосжимаемыеполускальныепорфири- ты средней прочности.

340

Численные методы расчетов в практической геотехнике

до 5.2 см (см. рис. 3). Наклоны перекрытий изменились так: на 1-м этаже

i1 – с 1.6 10–3 до 1.9 10–3, на 3-м i3 – с 1.2 10–3 до 1.5 10–3, на 8-м i8 – с 2.83 10–3

до 1.93 10–3, а отклонение верха здания уменьшилось с ∆Н = 8.8 до 4.9 см. Вертикальная ось дома получила небольшое искривление, практически не ощущаемое визуально (см. рис. 2б). Все контролируемые параметры не превысили нормативных пределов.

Литература

1.Патент RU № 22169238. Способ строительства зданий и сооружений на неравномерно сжимаемых грунтах / В.В. Лушников, Ю.Р. Оржеховский и А.Я. Эпп. – Опубл. Бюл. 2001, № 17.

2.Лушников В.В. Оценка действительных характеристик деформируемости элювиальных грунтов по результатам измерений деформаций зданий // Основания, фундаменты

имеханика грунтов. – 2011. – № 3. – С. 38-44.

3.Лушников В.В., Оржеховский Ю.Р., Эпп А.Я., Сметанин М.В. Расширение понятия «Научно-техническое сопровождение строительства». Сб. тр. научн. конф. СПбГАСУ. – Санкт-Петербург. – 2007. – 12-17 с.

4.Лушников В.В., Сметанин М.В. Анализ ведущегося научно-технического сопровождениястроительствадомав сложныхгрунтовыхусловиях.– Сб.тр. научн.конф.Пермского ГТУ. – Пермь. – 2009. – 7-13 с.

5.Лушников В.В. Отклонения от вертикали секции 20-этажного жилого дома: причины и последствия. – Сб. тр. научн. конф. СПбГАСУ. – Санкт-Петербург. – 2010. – 17-24 с.

6.Эпп А.Я., Лушников В.В., Ишмуратов В.В. Опыт реализации «отложенного решения» об усилении фундаментов многоэтажного дома. Сб. тр. научн. конф. Пермского ГТУ. – Пермь. – 2007. – 7-12 с.

УДК 624.151.5

А.Ж. Жусупбеков, А.М. Сонин, Н.Т. Алибекова, И.О. Морев

(Евразийский национальный университет им. Л.Н. Гумилева, г. Астана), Серхат Кипдемир(ТОО “АТА-Строй, г. Стамбул)

ОЦЕНКАНАДЕЖНОСТИПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙПОУСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВГОСТИНИЧНОГОКОМПЛЕКСАВГ.БОРОВОЕ РЕСПУБЛИКИКАЗАХСТАН

Целью работы являлось выполнение расчетов по определению абсолютных и относительных деформаций основания фундаментов, с использованием численных методов, а также оценка надежности возведения фундаментов с учетом наличия под их подошвой более слабого подстилающего слоя глинистого грунта, в сложных грунтовых условиях.

Зданиегостиницы высотойот1 до 4-х этажейзапроектировано в монолитном железобетонном рамно-связевом каркасе и имеет достаточно сложную кон-

342

А.Ж. Жусупбеков, А.М. Сонин, Н.Т. Алибекова, И.О. Морев, Серхат Кипдемир

фигурацию в плане. Каркас разделен температурно-осадочными и деформационными швами.

Согласно техническому отчету об инженерно-геологических изысканиях на объекте «Курортная гостиница и казино «Бурабай», выполненному в 2010 г., в геологическом строении участка изысканий до глубины 8,0–13,0 м принимают участие (сверху-вниз):

•современные делювиально-пролювиальные пески средней крупности

ипескигравелистыесмодулемдеформацииЕот17до21мПа, переменноймощностьюот1,7до 2,4 метра,вмещающиевсебялинзыипрослоиводонасыщенного суглинка;

•элювиальные образования верхнего девона, представленные глинами

исуглинками с модулем деформации, определенным в лабораторных условиях при замачивании, который изменяется в пределах от 4,4 до 14,3 МПа, и в среднем составляет 9,3МПа.

•По результатам исследований элювиальные грунты имеют высокую степень влажности, их консистенция изменяется от твердой до тугопластичной.

Грунтовые воды вскрыты на глубинах от 0,5 до 1,2 м от поверхности земли. Водовмещающимиотложениямиявляютсявсегрунты,вскрытыенаучастке изысканий. Глинистые грунты, вскрытые на месте изысканий, характеризу-

ются низким значением коэффициента фильтрации.

Также можно отметить, что застраиваемая территория, 10 годами ранее, являлась дном естественного озера. На данный момент урез водоема расположен на расстоянии от 200 до 300 м от рассматриваемого строительного объекта.

Учитывая особенности инженерно-геологических условий строительной площадки, проектной организацией было принято решение разработать проект отдельно стоящих фундаментов под внутренние несущие колонны каркаса здания, попериметрукаркаса,предусмотреть ленточныефундаменты под колонны. Вкачестве несущего был принятверхнийслойпесчаного грунтаионрассматривался как естественная песчаная подушка, залегающая над более слабым подстилающим глинистым грунтом.

Проектнойорганизациейрасчеткаркасавыполнялсявпрограммномкомплексе SCAD Office 11.1. В качестве расчетной модели основания принималась двухпараметрическая модель с осредненными в плане и по глубине грунтовыми условиями.

В процессе строительства здания Заказчик обратил внимание на появившиеся в конструкциях надземной части признаки деформаций, характерные для неравномерных осадок фундаментов. Строительство было временно приостановлено до выявления причин сложившейся ситуации и разработки мер по устранению дефектов.

Нами, по поручению Заказчика, были выполнены проверочные расчеты принятых в проекте размеров подошвы фундаментов, а также их абсолютные

инеравномерные осадки.

343

Численные методы расчетов в практической геотехнике

Одной из основных задач, решаемых в рассматриваемой работе, являлось выявление и систематизация приведенной в отчете по инженерно-геологичес- ким изысканиям толщи песчаных грунтов, покрывающих нижерасположенные глинистые грунты основания.

Необходимоотметить,чтоприотносительноспокойномрельефе,мощность верхнего естественного слоя песчаного грунта, на который опираются подошвы фундаментов, по данным изысканий распределена крайне неравномерно как в плане, так и по глубине. Особенностью результатов инженерно-геологических изысканий являлось то, что, несмотря на неравномерное залегание слоя песчаного грунта, скважины были заложены только за пределами контура здания.

Величина осадок фундаментов, расположенных на кровле верхнего слоя – песчаного грунта, в значительной мере зависит от его толщины, а также от данной толщины грунта зависит и величина давления на кровлю подстилающих более слабых глинистых грунтов.

Учитывая сложившуюся ситуацию, нами с использованием имеющегося материала изысканий, были составлены обобщенные грунтовые профили, наиболеехарактерные дляразличных участков строительной площадки.В общейсложности было установлено 22 грунтовых профиля, которые в дальнейшем использовались при расчетах ианализе причин неравномерных осадок фундаментов.

Расчет осадок фундаментов выполнялся с использованием сертифицированной лицензионной программы общестроительных расчетов Base 7.4. В исходные данные, кроме прочих входили: размеры и фактическая глубина заложения подошвы фундаментов с учетом насыпного слоя грунта, а так же обобщенные грунтовые профили. Нагрузки по обрезу фундаментов принимались по результатам расчета каркаса здания в SCAD Office.

В общей сложности были выполнены расчеты 175 фундаментов под колонны каркаса здания.

Далее для проверки пригодности фундаментных решений к нормальной эксплуатации,былаопределенаотносительнаяразность осадок, которая определялась как для отдельно стоящих фундаментов, без учета перераспределения давления на основание надфундаментными конструкциями.

По результатам расчета осадок фундаментов нами было выявлено, что из 175 фундаментов в 21 расчетной ситуации, относительная разность осадок, рядомрасположенныхфундаментов,превышалапредельнодопустимоеподействующим нормам значение 0,003 (фактический диапазон изменения от 0,0032 до 0,0058), но при этом абсолютная величина осадокне превышала 50 % от предельно допустимой величины 15 см.

Необходимо отметить, что относительнаяразность осадокв общем случае определяется по формуле:

i = ω ∆LS ,

344

А.Ж. Жусупбеков, А.М. Сонин, Н.Т. Алибекова, И.О. Морев, Серхат Кипдемир

где i – относительная разность осадок; ω – параметр, зависящий от жесткости системы «основание – фундаменты – надземная часть здания», имеющий значения от 0 до 1,0 и принимаемая равной 1,0 для расчетного случая отдельно сто-

∆S

ящих фундаментов; L – вычисленнаяотносительнаянеравномерностьосадок

для абсолютно гибкой конструктивной схемы.

Параметр ω учитываетсяприкорректнойреализацииврасчетныхпрограммных комплексах модели, учитывающей податливость грунтового основания.

В связи с вышеизложенным, полученные значения осадок являются максимально возможными и не учитывают их выравнивание надфундаментными конструкциями. В рекомендациях по результатам анализа, нами было предложено проектной организации, выполнить перерасчет каркаса здания с учетом составленных нами обобщенных грунтовых профилей.

Следующим этапом анализа, являлись проверочные расчеты по определению давления от отдельно стоящих фундаментов на кровлю более слабого подстилающего слоя глинистого грунта.

Расчеты выполнялись с учетом требований норм проектирования (п. 2.48

СНиП РК 5.01-01–2002).

Проверка давления выполнялась для 3-х наиболееневыгодныхсочетанийусловийпонагрузкам, размерам подошвы и расстояниям от подошвы фундаментов до кровли более слабого глинистого грунта.

По результатам проверочных расчетов было установлено, что при рассмотренных вариантах давление на кровлю более слабого грунта не превышает 60–70 % от допустимых значений.

Третий этап поверочных расчетов – проверка более слабого глинистого грунта по несущей способности.

Расчет оснований по несущей способности выполнялся в соответствии с требованиями п. 2.58 СНиП РК 5.01-01–2002.

Для наиболее невыгодных сочетаний начальных условий, коэффициент запаса по несущей способности основания, сложенного глинистыми грунтами составил от 1,73 до 3,31.

Сцельюповышениядостоверности результатоврасчетаосадокфундаментов, Заказчику было предложено провести полевые исследования по определению штампового модуля деформации глинистого грунта в скважинах, который как известно, из опыта инженернойгеологии, в ряде случаев, превышает модуль деформации полученный в лабораторных условиях.

345

Численные методы расчетов в практической геотехнике

На территории строительного объекта было выполнено 2 штамп опыта по определению модуля деформации подстилающего глинистого грунта, согласно ГОСТ 20276–85 «Грунты. Методы полевого определения характеристик деформируемости», в местах, указанных Заказчиком.

Опытным работам были подвергнуты глинистые грунты, залегаемые на глубинах 2,80 и 3,85 м, сзаглублением штампаот кровлирассматриваемого слоя на 0,5 м.

Результаты определения модуля деформации E глинистых грунтов основания приведены на графиках зависимости осадки штампа S от давления Р (рис. 2 и 3) и в таблице.

Опытные работы дали достаточно противоречивые результаты, которые отличаютсяот среднего,более чем на 25 , что говорит онеобходимости проведения дополнительных опытных работ по определению модуля деформации глинистогогрунта.Стользначительноерасхождениерезультатов,могло быть вызвано тем, что глинистый грунт содержит примесь гравия, которая может значительно повлиять на деформационные свойства рассматриваемого грунта.

Такимобразом,порезультатаманализапринятыхифактическивыполненных проектных решений фундаментов, установлено, что не учтено одно из обязательныхтребованийнормпроектирования основанийпо деформациям– величина относительной разности осадок, рядом расположенных фундаментов, превышает предельно допустимые значения.

346

А.Ж. Жусупбеков, А.М. Сонин, Н.Т. Алибекова, И.О. Морев, Серхат Кипдемир

Также необходимо отметить то, что согласно проектному решению, подошва фундаментов опирается на песчаный грунт, содержащий прослои и линзы водонасыщенного суглинка. Глубина заложения наружных и внутренних фундаментов, на момент возведения каркаса здания, составляла 0,50–,90 м, что значительно выше глубины промерзания грунта. Уровень грунтовых вод расположен на глубинах от 0,5 до 1,20 м о поверхности земли. При данных обстоятельствах, рассматриваемый песчаный грунт нельзя считать надежным основание, так как в талом состоянии линзы и прослои суглинка значительно ухудшают деформационные свойства грунта основания, а при замерзании могут проявлять пучинистые свойства.

Выводы

Приподготовкекрасчетуипроектированиюфундаментов,выдачезадания на проведение изысканийЗаказчиком и проектнойорганизациейнебыло учтено следующее:

1.От толщины верхнего слоя, сложенного песчаными грунтами, залегающего неравномерно как в плане, так и по глубине, кроме прочих условий во многом зависит величина как абсолютных, так и неравномерных осадок, что

ибылоподтвержденонашимирасчетами.Тем неменее,припроведенииизысканий в средней части здания не было заложено ни одной скважины и расчет осадок выполнялсяпо инженерно-геологическим разрезам, расположеннымза пределами контура здания.

2.По получении отчета о результатах инженерно-геологических изысканийи его анализа Заказчиком, проектнойорганизациинеобходимо было предусмотреть дополнительные изыскания, что на стадии разработки рабочих чертежей предусмотрено нормами проектирования. Кроме этого, в дополнение к проведенным изысканиям, рекомендовалось провести штамповые испытания элювиальныхглинистыхгрунтов в скважинахдляустановленияразличия между штамповым модулем, полученным в условиях естественного залегания и лабораторным модулем деформации. До получения результатов штамповых испытаний такой информации по конкретному виду грунта не имелось.

3.Необходимо отметить, что нормы на проведение инженерно-геологи- ческих изысканий содержат минимальные требования, которыми руководствоваласьизыскательскаяорганизация,ноокончательноерешениеосоставеиобъеме изысканий, а так же решение о необходимости проведения дополнительных изысканий определяет Заказчик совместно с проектной организацией.

4.В процессе расчета осадок отдельно стоящих фундаментов, кроме определения их абсолютных величин, проектной организации необходимо было выявить и на стадии проектирования, с использованием известных в практике проектирования фундаментов методов (вариация размеров подошвы, учет жесткости надземной части здания и т.д.) выровнять неравномерные осадки в тех

347

Численные методы расчетов в практической геотехнике

местах, где по предварительным расчетам они превышают предельно допустимые значения.

5.В связи с изложенным выше считаем, что окончательное решение

онеобходимости усиления фундаментов в тех местах, где это необходимо, следуетпринимать по результатам геодезическихнаблюдений осадокфундаментов, выполненных в соответствиис предъявляемыми к ним требованиями, изложен- нымивГОСТ24846–81.Грунты. Методыизмерениядеформацийоснованийзданий и сооружений.

6.Мероприятия по предотвращению развития неравномерных осадок фундаментов могут включать улучшение свойств грунтов и (или) увеличение жесткостинадземной части здания. Закрепление грунтов в конкретнойситуации техническинепредставляетсявозможным,всвязисчем, каквариант,былопредложеноувеличитьжесткостьнадземнойчастизданиявтехместах, гдепо результатамгеодезическихнаблюденийвыявленынедопустимыенеравномерныеосадки фундаментов путем устройства в осях между колонами стальных связей по всей высоте пролета илитолько под перекрытиями в виде элементов сквозных балок, ферм, арок и т. д.

Литература

1.Технический отчет об инженерных изысканиях на объекте: «Курортная гостиница

иказино «Бурабай»», ТОО «КарагандаГИИЗ и К», 2010.

2.МСП5.101-102-2002 Проектированиеиустройствооснований ифундаментовзданий и сооружений, Астана – 2005.

3.СНиП РК 5.01-01-2002 Основания зданий и сооружений. Астана – 2002.

4.ГОСТ 20276–85 «Грунты. Методы полевого определения характеристик деформи-

руемости».

УДК624.159

А.Н. Саурин (ООО «ГеоТехПроектСтрой», г. Липецк), А.И. Корпач (ООО «ГеоТехПроектСтрой», г. Липецк; ГБОУ ВПО Воронежский ГАСУ, г. Воронеж)

АНАЛИЗПРОМЕЖУТОЧНЫХДАННЫХНАБЛЮДЕНИЙ ЗАДЕФОРМАЦИЯМИОСНОВАНИЯСТРОЯЩЕГОСЯЗДАНИЯ НАШПАЛЬНОМ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЕ

Шпальный распределитель (ШР) является нетиповым видом искусственных оснований фундаментов [1]. При горизонтальном армировании оснований фундаментов строящихся зданий ШР состоит из системы протяженных элементов – шпал, междушпального пространства и буферного слоя (рис. 1).

348

А.Н. Саурин, А.И. Корпач

Рис. 1. Схема устройства сборного варианта шпального распределителя: 1 – ленточный фундамент; 2 – буферный слой толщиной h;

3 – система шпал сечением a*c шагом b.

изысканий [3] следовало, что участок строительства дома до глубины 20 м сложен аллювиальными отложениями (рис. 3):

•полутвердым суглинком, мощностью 1,7÷2,5 м;

•песками средней крупности средней плотности сложения с прослоями суглинков полутвердой и тугопластичной консистенции, общей мощностью 10,2 м;

•песком средней крупности плотным, вскрытой мощностью 5,9÷7,8 м. В настоящее время первая очередь строительства завершена и сдана в экс-

плуатацию. По результатам геодезических наблюдений за вертикальными пере-

349

Численные методы расчетов в практической геотехнике

изводстве работ нулевого цикла 1-й секции, был усилен надзор за устройством искусственного основания.

Геодезические марки для наблюдения за деформациями искусственного основания устраивались в уровне перекрытия подвала, таким образом, в качественулевогоотсчетапризамерахпринятмоментокончанияработнулевогоцикла.

350

А.Н. Саурин, А.И. Корпач

При этом следует отметить, что нагрузка на момент начала замеров, и, соответственно, значение средней осадки будут иметь некоторые начальные значения.

Основные результаты геодезических наблюдений за перемещениями марок при соответствующей нагрузке от здания представлены ниже (рис. 5). Для удобства нагрузка на основание приведена в долях от общей на момент окончания строительных работ, который совпадает с датойпоследнего замера. Очевидно, в дальнейшем произойдет некоторое увеличение нагрузки после сдачи дома в эксплуатацию.

Рис. 5. Графики зависимости изменения во времени средней осадки здания и относительной нагрузки

Нарастаниенагрузкивовременипроисходилопрактическиравномернобез значительных перепадов, особенно в начале строительных работ, что теоретическидолжно отразиться инаросте осадки,но вдействительностинеподтверждается.

351

Численные методы расчетов в практической геотехнике

По графикам развития осадки во времени можно сделать следующие вы-

воды:

1)наначальномэтапенагружениянаблюдаетсясущественно неравномерное изменение осадки переменное по величине;

2)на среднем этапе нагружения характерным является практически линейное увеличение осадки;

3)дальнейшее нарастание величины осадки свидетельствует о ее нелинейности по отношению к росту нагрузки;

4)стабилизация осадочных процессов не сопряжена со стабилизацией нагрузки и окончанием строительных работ.

Наибольший интерес, как с точки зрения наблюдений, так и при дальнейшем численном моделировании процесса деформирования системы «искусст- венноеоснование–фундамент–верхнеестроение»представляетначальныйэтап нагружения,прикоторомпроисходитзнакопеременноеизменениеосадки.Подъем здания при росте нагрузки был зафиксирован и при строительстве 1-й секции (значение подъема доходило до 11 мм), однако данное явление можно было трактоватьнеравномерностьюстроительныхработвплане. Приповторномравномерном подъеме после осадки практически всех марок, следует провести исследование деформаций шпального распределителя на различных этапах строительства.

Скорее всего, такая особенность может заключаться в устройстве буферного слоя между системой шпал и фундаментом.

Различиевнарастаниинагрузкииосадкинапоследнемэтапеможнообъяснить запаздыванием развития деформаций основания. С другой стороны, не исключенавозможностьпревышениянекоторогодавлениянашпальныйраспределитель, при котором изменяется характер его работы под нагрузкой с линейного на нелинейный.

Ввидуневозможностивыявленияфиксированнойконечнойосадки2-йоче- реди строительства организованы дальнейшие наблюдения за перемещениями геодезических марок в процессе эксплуатации здания.

Сравнениеразвитияво времениосадокдвухочередейстроительствасучетом качества инженерных изысканий, проектирования и производства работ нулевого цикла позволяет сделать вывод о необходимости геотехнического сопровождения на всех стадиях жизненного цикла объекта строительства.

Литература

1.Пат. RU 2344231 С1, МПК E02D 27/01. Способ устройства основания фундаментов сооружений с горизонтальным армированием сборными железобетонными элементами / Саурин А.Н. (RU); Заявка 2007144381/03, 03.12.2007; Опубл. 20.01.2009 // Бюл.№2.

2.Ильичев В.А., Мариупольский Л.Г., Саурин А.Н., Корпач А.И. О некоторых результатах наблюдений за осадками 17-ти этажного дома на шпальном распределителе” / Тру- дымеждународнойконференции“Геотехническиепроблемымегаполисов”//Москва7-10июня 2010 г. – М., 2010. – Том 5. – С. 1647-1650.

Е.В. Михайлов, О.Л. Денисов

3. Отчет по инженерно-геологическим изысканиям на участке проектируемого строительства многоэтажного жилого дома по ул. Чапаева, д. 52а в г. Воронеже. ООО «ИНСТРОЙ», г. Воронеж, 2006 г.

УДК 624

Е.В. Михайлов, О.Л. Денисов (УГНТУ, г. Уфа)

ОПЫТРЕАЛИЗАЦИИМЕТОДАИНЪЕКЦИИЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА В ГОРОДЕУФА

До середины 50-х годов XX века основная масса населения СССР составляли сельские жители. Но острая необходимость резкой индустриализации СоветскогоСоюза попричине«холоднойвойны»привелокреформамХрущеваН.С., по которым были сняты ограничения для переезда крестьян в города. Массовый притокрабочих рукв городапотребовал промышленного и гражданскогостроительства вогромныхмасштабах. В первуюочередьбыли использованы территориисвысокимипрочностнымипоказателямигрунтов.Такиекакплотныеглины, суглинки, пески средней крупности с низким уровнем грунтовых вод. Дальнейшие развитие экономики потребовало освоение территорий которые считались неблагоприятными. В качестве основанийбудущихсооружений сталииспользовать слабые грунты. К слабым грунтам относят грунты, которые имеют низкие физико-механические характеристики. В случаеустройства оснований зданий и сооружений на таких грунтах, должны быть приняты мероприятия, исключающие неравномерные деформаций фундаментов оснований.

Одинизтакихпримеровпредставленвданнойстатье.Территорияоврага,была отсыпана грунтом, при строительстве железнодорожного вокзала. Второй пример это перепрофилирование предприятия в цех закалки металлических изделий. Были выполнены работы по повышению прочностных показателей, а также устройство противофильтрационной завесы благодаря инъекции цементного раствора.

В г. Уфе в Кировском районе выполнены работы по усилению грунтов. Причиной выбора данного метода укрепления грунтов плитного фунда-

ментов обусловлена предотвращении развития неравномерных деформации оснований фундаментов, вызванных наличием насыпных грунтов с низкими прочностными характеристиками. Так же на данном участке строительства имеются роднички, следствием работы которых является заболачивание насыпных грунтов которыми засыпан овраг.

Насыпные грунты неоднородны по своему составу и плотности, степени увлажнения и влажности. Представлены глинисто-гравийной смесью с включениями щебня, обломков кирпича, с примесью органических веществ, возраст отсыпки менее 1,5 года. Инженерно-геологический разрез площадки строитель-

Численные методы расчетов в практической геотехнике

ства представлен на рис. 1.Так же на данном разрезе представлены инъектора, которыерасположенывподвалездания,вкоторомпроизводиласьосновнаячасть работ по увеличению модуля деформации насыпных грунтов.

Рис. 1. Инженерно-геологический разрез площадки строительства

спогруженными инъекторами:

1 – насыпные грунты, 2 – суглинок мягкопластичный, 3 – песок пылеватый, 4 – глина тугопластичная, 5 – глина полутвердая четвертичная,

6 – глина полутвердая кинельская

Процессвыполненияработ

После отрывки котлована и выполнения бетонной подготовки, было осуществлено бурение скважин до проектной отметки, длина перфорации зависит от характера напластования горных пород. Для исключения неравномерных деформацийоснованийфундаментовнеобходимтехнологическийперерывдлястроительства трех этажей здания.

После выполнения подготовительных работ, были произведены инъекции цементного раствора. Данные технологические операции начали осуществляться с 4 января 2011года. Несмотря на крайне низкие температуры окружающего воздуха (от –250 до –350) работы по усилению грунтового массива были осуществлены в полном масштабе. В первую очередь была выполнена завеса, целью которой является предотвратить просачивания раствора за контур здания. Ход инъекции производился с верхней отметки рельефа строительной площадки к нижней отметке, по направлению движения подземных вод.В результате этого процесса большая часть инъекторов, причиной которого является капиллярное явление, были заполнены водой. Так как работы производились зимой, разница температур в подвале и на поверхности не превышала 5 градусов, происходил процесс кристаллизации воды. Направление данного явления осуществлялось от стенок капилляра. Это повлияло на технику выполнения работ. А именно:

354

Е.В. Михайлов, О.Л. Денисов

•сверление отверстий на глубину 1м;

•процесснагревагорелкой, спостоянной забивкойарматурына глубину промерзания воды в капилляре;

Это позволило нам осуществить равномерную закачку на участке здания, где проявлялись капиллярные явления. Так как внутри капилляра находилась ледяная пробка, которая препятствовала подъему раствора в инъекторе.

Также внасыпныхгрунтах научасткахгде отсутствовалдренаж игрунты находились в сухом состоянии не происходило капиллярного подъема. Раствор равномерно распределялся по всем инъекторам, расположенных в зоне течения раствора по трещинам, разуплотненным зонам грунтового массива.

В ходе работ осуществлен мониторинг инъекции в зависимости от вида грунта. В пески пылеватые были выполнены работы по увеличению модуля деформациивобъемепопроекту, либоскважинанепринималацементныйраствор данной фракции, происходили отказы. Но наследующий день инъекцию в отказной скважине была продолжена в полном объеме. Это явление объясняется тем, чтоприразрывегрунтбыстро уплотняется,чтопрепятствуетдавнейшееинъецирование грунтового массива. Но через некоторый промежуток времени после промывке, работ по разморозки данного капилляра, происходит частичная потеря сопротивления грунта [3]. В ходе выполненных операций работы могут быть продолжены. Основной задачей данной инъекции являлось увеличение модуля деформации насыпных грунтов. Насыпные грунты характеризуются наличием трещин, крупных включений, что обеспечило разрывы в этих зонах. Инъекция

вэтих зонах выполнена в полном объеме.

Кроме того в соседней секции осуществлялись работы по инъекции в начале апреля, секция расположена на грунтах с косым напластованием суглинков, в этой зоне расположена треть здания по буквенной оси. Две трети фундаментной плиты лежат на насыпных грунтах. В результате анализа полученных результатов инъекции на данной секции сооружения, были сделаны выводы, что при длине перфорации 3,5 м, из которых 2 м погружены в насыпные грунты, 0,75м в суглинки мягкопластичные и 0,75 м в глины тугопластичные был закачен основной объем. В случае где перфорация длиной 2 м, из которых погружены в суглинки на 1 м, а остальная часть в глины тугопластичные объем незначителен. По проекту он составляет 8,4 %, от общего объема инъекции. ПоПлатоновудлясуглинкатяжелогообработанногоцементнымрастворомпрочность при сжатии составляет 0,6–0,7 составляет МПа. По СНиП 2.02.01–83* расчетной сопротивление лежит в пределах от 0,1–0,7 МПа в зависимости от показателя текучести и показателя пористостигрунта. В результате полученных данных, до зондирования в ходе которого, определяется скорости распространения волн в грунтовой массе, мы считаем что инъекция прошла успешна. При выполнении наших рекомендаций застройщиком.

Вторым примером является использовании инъекции для повышения модуля деформации является реконструкция цеха эпохи советских пятилеток.

355