Спасение исторических памятников (Каложская церковь в г.Гродно, останки Костельной башни в Новогрудке, мемориальный музей з.Азгура в г. Минске) на оползневых склонах.
Старейшая в Беларуси православная церковь св. мучеников Бориса и Глеба (Каложская) в г. Гродно (рисунок 4), расположенная на крутом склоне возле р. Неман, подверглась аварии в 17 веке. Обрушенная по оползневому склону часть уникальной каменной кладки затем была заменена деревянной с ее удержанием каменной подпорной стеной, а поверхность откоса вымощена булыжниками. Однако к концу минувшего столетия размыв склона с углубление оврагов по контуру площадки со смещением верхних слоев грунта потребовали неотложных мер по спасению этой святыни с восстановлением утраченных ее конструкций.
а) б)
Рисунок 4. Общий вид Каложской церкви (а) и укрепленной анкерами
подпорной стены возле нее (б)
После уточнения геологического строения и гидрогеологических условий на данной территории в рамках реализации мероприятий по реставрации и сохранению церкви был разработан под руководством автора данной публикации проект заанкеренных оползнеудерживающих конструкций на склоне (которые уже выполнены) и свайных фундаментов под восстанавливаемые стены и колонны (рисунок 5).
1 – существующий фундамент, 2 – каменная подпорная стена, 3 – сваи, 4 – анкеры,
5 – ростверк, 6 – подпорная стена, 7 – набивные сваи, 8 – стеновые блоки, 9 река,
10 – насыпной грунт, 11 – песок, 12 – гравий, 13 – суглинок
Рисунок 5. Схема противооползневых конструкций на склоне возле Каложской церкви
Останки Костельной башни в Новогрудке на крутом склоне (рисунок 6) имели опасность потери устойчивости исходя из высачивания подземной воды. Этого не произошло в связи с тем, что слагающие холм грунтовые слои наклонены в противоположном от склона направлении.
В целях снижения опасности обрушения башни под руководством автора разработаны и выполнены меры по консервации выветрелой кирпичной кладки в надземной части останков башни с уполаживанием откоса и его армированием сетками, а также по упрочнению грунтов под бутовыми фундаментами наклонными буроинъекционными сваями.
|
|
Рисунок 6. Расположение Костельной башни на крутом склоне холма
и общий вид ее останков
Здание мемориального музея З. И. Азгура (рисунок 7) построено на оползневом склоне при отсутствии изысканий для него, а лишь исходя из имевшихся данных для соседних зданий. Подошвы ленточных преры-вистых фундаментов вдоль склона расположены уступами в насыпном грунте над наклонной кровлей природных песков и супесей (рисунок 8).
Рисунок 7. Общий вид мемориального музея З.И.Азгура
Такое строение грунтов привело к развитию суффозионных процесс-сов и смещению насыпных грунтов вместе с фундаментами по контакту с текучими супесями. После проявления недопустимых деформаций в несущих конструкциях здания в 2004 г. были выполнены новые обследования с инженерными изысканиями, которые позволили разра-ботать и осуществить противооползневые мероприятия с упрочнением грунтов в основании фундаментов для сохранения и обеспечения нормальных условий эксплуатации музея.
1 – насыпной слой (в нем показано расположение подошв фундаментов;
2 –гравелистый песок; 3, 4 – слабые супеси; 5, 6 – супеси прочные и очень прочные
Рисунок 8. Геологические профили вдоль скважин 1-7
Здание монолитного 16-этажного жилого дома по ул. Ландера в г. Минске (рисунок 9,а) получило опасные для его эксплуатации вертикальные и наклонные осадочные трещины в несущих стенах.
Развитию неравномерных осадок фундаментов в виде ростверков с забивными сваями способствовал комплекс факторов:
- низкое качество монолитных стен из бетона разного состава с наличием песка в горизонтальных штрабах (рисунок 9, б,в).
- неблагоприятные инженерно-геологические условия в пятне заст-ройки здания при крутом падении толщи насыпного грунта с мощностью от 0 до 8 м, подстилаемого слоями песков различной крупности;
- температурные деформации при сложной форме здания в плане;
- проседание насыпной толщи в процессе эксплуатации жилого дома от их замачивания при утечках из подземных коммуникаций в подвале (рисунок 9,г-е) и рядом с домом, а также за счет динамических воздей-ствий от автомобильного и железнодорожного транспорта с учетом расположения жилого дома в резонансной зоне;
- несовершенство действовавших норм на проектирование и испы-тание свай с недооценкой переменных величин негативного трения вдоль стволов свай и неравномерных осадок фундаментов;
а)
|
б)
|
в)
|
|
г)
|
д)
|
е)
|
а - общий вид дома; б, в - дефекты в монолитных стенах подвала (виден песок в горизонтальных штрабах от перерыва в бетонировании); г, д, е – провалы полов и грунта возле ростверков при утечках из трубопроводов в подвале; Рисунок 9. Жилой дом по ул. Ландера |
Жилой дом не разрушился благодаря наличию монолитных железо-бетонных лифтовой шахты (как ядра жесткости по центру) и сплошного ростверка по контуру стен. Однако протечки трубопроводов внутри подвалов привели к разрушению бетонных полов при проседании от замачивания грунтов под ними и ростверками (см. рисунок 9, г-е).
Для обеспечения нормальной эксплуатации здания усилили надзем-ные конструкции, заключили в железобетонные обоймы стены подвала, упрочнили грунты под ростверками в подвале и под нижними концами свай по наружному контуру стен (рисунок 10), а наружные стены утеплили. Перед домом устроили противовибрационную стену из соприкасающихся скважин с их заполнением керамзитом.
Рисунок 10. Бурение наклонных скважин по контуру дома для инъекции
под нижние концы свай
Многоэтажный панельный жилой дом с подвалом в г. Воковыске возведен на забивных сваях в силу наличия под озерными отложениями полуметровой прослойки торфа, подстилаемой песками. Сваи фактически не пронизали погребенный торф (рисунок 11).
|
1 - жилой дом с подвалом; 2 – слои песка; 3 – слой торфа; 4 – упроч-ненный массив; 5 - наклонные сква-жины для закачки раствора; 6 - бу-ровой станок; 7 – растворомешалка с насосом Рисунок 11. Схема буроинъек-ционного цементационного уп-рочнения торфа под нижними концами забивных свай жилого дома в г. Волковыске |
После ввода дома в эксплуатацию в 1996 г. произошли неравно-мерные осадки фундаментов за счет срыва сил трения вдоль стволов свай, а панели разошлись. При малом опирании на них плит перекрытия потребовалось к стенам крепить болтами металлические профили.
В данном случае фактором риска был недостоверный прогноз фактической глубины слоя торфа при интерполяции между разведоч-ными скважинами на больших расстояниях. Отказы при забивке свай строители не фиксировали, но даже их измерения не позволяли верно оценить несущие способности основания в силу наличия негативного трения, которое при забивке свай действовало как позитивное, т.е. препятствующее их погружению.
Торфяную прослойку закрепили по рекомендациям автора и проф. Соболевского Ю.А. посредством инъекции цементного раствора через наклонные скважины (см. рисунок 10). Возникший цементно-каменный массив в слое торфа под нижними концами свай превратил их в сваи-стойки, что обеспечило стабилизацию осадок фундаментов.
В связи с невыполнением наших рекомендаций по зачеканке возник-ших щелей между панелями и восстановлению отмостки вокруг здания в нем сохранились имевшиеся трещины. Позже дефекты в трубопроводах привели к затоплению подвалов фекалиями. Проявились также недочеты проектного решения балконов, поскольку без козырьков над ними воды атмосферных осадков заливают балконы и вызывают сырость на стенах.
При возведении подземного коллектора в Минске в конце 60-х годов недалеко от кинотеатра «Смена» произошла авария с трагическим исходом. Она была обусловлена недостоверными данными об инженерно-геологическом строении грунтового массива по глубине вдоль трассы. В материалах изысканий имелись сведения об однородной толще суглинка твердой консистенции на всю глубину укладки труб, поэтому при отрывке траншеи ее крутые откосы не были закреплены. Фактически на одном участке траншеи оказалась наклонная прослойка пылеватого песка с напорной водой. При монтаже звена трубы 1,5 м под воздействием фильтрационного напора в этой прослойке вышележащий блок грунта обрушился на монтажника, который при ударе о трубу погиб.
Бытовые помещения и цех механического завода Минторга на рыбокомплексе в г. Минске в начале 90-х годов подверглись значитель-ным деформациям (рисунок 12) осадочного характера за счет чрезмерного проседания столбчатого фундамента под угловой колонной.
Здесь сказался недочет проекта с устройством фундамента при большой площади подошвы на насыпном лессовидном суглинке по краю бывшего карьера комбината стройматериалов. Попеременное заморажи-вание и оттаивание грунта привело к его пучению и переходу в пластичное состояние с ухудшением физико-механических характеристик. Чередо-вание подъемов и последующих осадок фундамента усугубило их неравномерность по сравнению со смежными фундаментами.
а) б)
|
|
в) |
а – стена внутри цеха возле осевшего фундамента под угловой колонной; б – наружная стена бытовых помещений; в – перегородки внутри бытовых помещений Рисунок 12. Деформации стен и перегородок в цехе и бытовых помещениях механического завода Минторга |
|
Цементационное упрочнение слабого грунта под фундаментами (рисунок 13) в зоне наибольших осадок в сочетании с креплением стен по их контуру бандажами из напрягаемых тяжей и зачеканиванием трещин явились достаточными мерами для обеспечения дальнейшей нормальной эксплуатации цеха и примыкающего к нему бытового корпуса.
Следует заметить, что при закачке цементного раствора под столбча-тый фундамент с развитой площадью подошвы за счет значительной подъемной силы произошло даже выравнивание перекошенного дверного проема с уменьшением трещин возле него. Однако полного выравнивания не удалось достичь из-за прорыва раствора вверх по направлению к опирающейся на фундамент балке за счет контактной фильтрации.
Рисунок 13. Закачка цементного раствора через наклонные трубы под фундаменты
Здание Христианского Образовательного Центра им. Свв. Кирилла и Мефодия на пр. Независимости в г. Минске (рисунок 14), построенное в 1913 г. в честь 300-летия династии Романовых и служившее затем Домом искусств, потребовало своей реконструкции.
За счет неоднократного понижения уровня проспекта возле этого здания сначала его цокольная часть, а затем и фундаменты оказались весьма мало заглубленными у спланированной поверхности со стороны откоса. В связи с проходкой тоннелей и пуском в эксплуатацию метрополитена возник риск потери устойчивости от воздействия динамических нагрузок.
Рисунок 14. Общий вид здания Христианского Образовательного Центра им. Свв. Кирилла и Мефодия
Поэтому под продольной стеной вдоль проспекта и торцевой со стороны падения рельефа фундаменты были пересажены на ростверки с вертикальными и наклонными рядами буроинъекционных свай. Предусмотрена также дальнейшая реконструкция здания с пристройкой отсека на примыкании к Дому офицеров, перепланировкой помещений и заменой перекрытий. При этом буроинъкционными сваями будут усилены фундаменты под всеми стенами с двух их сторон, а сами стены закреп-лены напрягаемыми тяжами в уровне перекрытий над первым этажом.
Авария опускного колодца коллектора «Центр» возникла в 80-е годы минувшего столетия на перекрестке улиц Кирова и Ленина в г. Минске. Этот колодец для проходческого щита при прокладке подземного коллектора «Центр» от стадиона «Динамо» в направлении магазина «Ромашка» получил перекос нижней части с отрывом от защемленной верхней за счет высокого темпа работ по бетонированию. Срок набора бетоном требуемой прочности оказался недостаточным, поскольку не были учтены особенности свойств грунтов по глубине и их влияние на процесс гидратации бетона. Сказались также повышенные трение грунта вдоль стен колодца и сопротивление под его ножевой частью.
Меры по ликвидации аварии отняли много времени и средств.
Обелиск Победы и входная арка в парк им. М.Горького в г. Минске возведены в 50-е годы по проекту арх. Г.В.Заборского.
При отсутствии симметрии центра обелиска относительно запол-ненной песком промоины в толще морены (рисунок 15) уже в процессе его возведения возник небольшой крен, на что тогда не обратили внимание.
Рисунок 15. Характер грунтовых напластований под обелиском Победы
Крен выявили лишь в процессе щитовой проходки тоннелей метро и уточнении геологического профиля, на котором видны также подземный переход и тоннели с отсечной траншейной стеной сбоку от обелиска. Последняя была выполнена для снижения риска увеличения крена. Тем не менее при взведении подземного перехода произошли подвижки грунта под стилобатом со смещением угловых цветников и облицовочных гранитных плит. По согласию автора проекта выполнена реконструкция с разборкой и последующим восстановлением облицовки обелиска и пересадкой стилобата на ростверки с буроинъекционными сваями по проекту, разработанному «Минскпроектом» под руководством автора статьи. Помимо вертикальных свай над тоннелями устроили шатровую систему из наклонных свай для исключения нежелательных воздействий инъекционного давления на обделку тоннелей (рисунок 16).
1 - сваи буроинъекционные вертикальные, 2 - то же наклонные,
3 - анкерные сваи; 4 - пробные испытания свай на вдавливание;
5 - ось пр. Ф.Скорины, 6 - периметр обелиска, 7 - ось тоннеля
Рисунок 16. План устройства буроинъекционных свай
под обелиском Победы в Минске
Перегиб антаблемента входной арки в детский парк им. М.Горького (рисунок 17) с разрывными трещинами по центру произошли от неравно-мерных осадок фундаментов при щитовой проходке тоннелей со стороны проспекта в силу особенностей грунтовых напластований. Положение усугубилось за счет динамических воздействий надземного и подземного транспорта, а также суффозионных процессов в прослойках и линзах гравелистого грунта (рисунок 18) под правой частью арки и пилоном при направлении водных потоков в сторону реки. Меры по обеспечению нормальной эксплуатации арки включали пересадку фундаментов под правым пилоном и смежными колоннами на ростверки с буроинъек-ционными сваями. Сам пилон пришлось разобрать и возвести новый.
Рисунок 17. Общий вид входной арки в парк им. М. Горького
в процессе реконструкции
А – антаблемент; Р – ростверк; С – буроинъекционные сваи;
Л.Т. – левый тоннель; П.Т. – правый тоннель; 1 – насыпная толща;
4 – песок крупный; 5 – песок средний; 6 – суглинок; 7 – песок гравелистый;
Рисунок 18. Характер напластований грунтов под входной аркой
в парк им. М.Горького
Разрушение конструкций на станции метро «Первомайская». Только в процессе возведения этой станции были выявлены неблагопри-ятные инженерно-геологические условия за счет агрессивности грунтовой среды от загрязнения отходами существовавшего здесь ранее кожевенного производства. Воздействие агрессивных веществ привело к химическому разрушению конструкций, которые пришлось устроить вновь и принимать необходимые меры по изоляции от неблагоприятных факторов.
Авария на котловане станции метро «Пл. Я. Коласа» в г. Минске произошла на участке между ЦУМом и универсамом «Столичный». В силу наличия валунных включений при погружении двутавры отклонялись от вертикали и из плоскости ограждающей стены. В стремлении уско-рения темпов производства работ были грубо нарушены правила раскопки котлована, поэтому под напором водного потока разжиженный песок привел к обрушению между двутаврами дощатой забирки в зоне ее расширения книзу без должного закрепления. В результате трое рабочих оказались засыпанными грунтом и только двоих из них удалось спасти.
Возникновение водного потока здесь связывали с прорывом из под-земных коммуникаций. Эту версию затем опровергли уточненные сведения об особенностях инженерно-геологических и гидрогеологичес-ких условий при установления причин возникновения деформаций в стенах пристроенного отсека с подвалом на второй очереди реконструк-ции ЦУМа и расположенных выше по рельефу зданий. Исходя из этого был сделан вывод о наличии подземного водного потока с сезонными колебания его уровня за счет интенсивных атмосферных осадков.
Позже, в связи с повышением уровня подземный, водный поток привел к взвешиванию полов в подвале, а на его стенах и в надземной части возникли осадочные трещины. Они проявились по краям подземного водного потока с его ориентацией в направлении от столовой «БЕЛВАР» к зоне возникшей аварии. Кроме этого раскрылись трещины в стенах подвала основного корпуса со стороны возводимого отсека третьей очереди реконструкции. Положение усугублялось проходкой скважин для буронабивных свай в водонасыщенном песке с опережением забоя перед погружением обсадных труб, вокруг которых возникали суффозионные воронки. По нашим рекомендациям была изменена технология проходки скважин и бетонирования стволов свай, а на стыке пристроенного отсека с основным корпусом выполнены осадочные швы.
Авария на котловане КДВУ возле Фрунзенского райисполкома в г. Минске. Для ограждения этого котлована были применены траншейные стены, а в торцевой части со стороны Кальварийского кладбища использовано сочетание одной секции траншейной стены со свайно-балочным креплением между нею и боковыми стенами. Устойчивость боковых стен при вскрытии котлована обеспечивали расстрелы из стальных труб. Перед завершением раскопки котлована возник оползень в его торце с обрушением секции траншейной стены вместе со сваями-опорами из двутавровых балок и деревянной затяжкой (рисунок 19). Эти балки и трубчатые расстрелы были сильно повреждены, а находящиеся внизу вагонетки засыпаны грунтом. К счастью, обошлось без жертв, поскольку все рабочие ушли на обед.
Рисунок 19. Котлован КДВУ после аварии
На возникновение данной аварии повлияли следующие факторы:
- нарушение технологических регламентов приготовления глинистой суспензии с возникновением густого осадка на дне траншей и недостаточной глубины защемления стен ниже дна котлована;
- интенсивная откачка из котлована воды, скопившейся при продолжи-тельных дождях над близко расположенным водоупором из глинистого грунта, создала большую разницу ее уровней вне и внутри котлована, а мощный фильтрационный поток привел к развитию оползня.
Этот случай является ярким свидетельством недооценки особен-ностей грунтовых напластований и воздействия фильтрационных сил на грунт и ограждения котлованов. Сказались также просчеты проектировщиков со строителями и несовершенство действовавших нормативных документов и содержавшихся в них методов расчета.
Авария на гаражах АО «Атлант» в г. Минске. Фильтрационные силы могут воздействовать на ограждения за счет поступления в грунт воды, включая поверхностные стоки при обильных атмосферных осадках. Об этом свидетельствует авария с обрушением пяти секций заанкеренной подпорной стены по пер. Ольшевского в г. Минске (рисунок 20) при строительстве многоэтажного корпуса гаражей ПО «Атлант».
а) б)
|
|
в) |
г) |
|
|
д) |
е) |
|
|
а - общий вид котлована; б – зона обрушения; в - обрушившаяся секция;
г – канализационный люк возле зоны обрушения; д - дефекты бетонирования
секций траншейных стен; е – суффозионная полость в зазоре между секциями
Рисунок 20. Элементы подпорной стены после аварии
Эту аварию обусловили многие факторы риска, главным образом нарушение технологической дисциплины:
- несоблюдение регламентов приготовления глинистой суспензии с возникновением осадка из глинистых фракций и песка на дне траншей не позволило забетонировать секции на всю проектную глубину и привело к недостаточному защемлению их ниже дна котлована;
- низкое качество бетонирования стен литыми бетонными смесями без их вибрационной подводной укладки в траншеи с зазорами в сопряжениях между секциями (см. рисунок 20,д);
- неверный способ проходки наклонных скважин в песке без крепления обсадными трубами и несоосное расположение анкерных тяг понизу наклонных скважин с обрушением песка при бурении шнеками не обеспечили должной связи цементного камня с тягами, которые смогли легко выдернуться при натяжении отдельных анкеров;
- неуправляемая инъекция раствора при устройстве анкеров;
- отсутствие подтверждения работоспособности анкеров без выпол-нения их пробных, контрольных и приемочных испытаний;
- поверхностные стоки и утечки воды из смежных подземных коммуникаций по тонким глинистым пропласткам при их наклоне к стене и вдоль нее по уклону рельефа (пренебрежение характером грунтовых напластований) создали фильтрационный напор на обрушившиеся секции стены с размывом полостей возле отдельных секций (рисунок 20,е);
- дополнительное боковое давление грунта на стену вследствие невыполненной согласно проекту планировки со срезкой поверхностного слоя (см. рисунки 20,а и 20,г);
- принятое заказчиком и генеральным проектировщиком ошибочное решение об увеличении глубины котлована около подпорной стены сни-зило ее устойчивость, несмотря на заложенный в проекте запас несущей способности предварительно напряженных буроинъекционных анкеров;
- отсутствие монолитного железобетонного обвязочного пояса поверху секций траншейной стены не обеспечило их взаимодействие при возникновении локальной потери устойчивости отдельных секций;
- устроенные трубчатые подкосы с упором в верхней части стен между ярусами анкеров (см. рисунок 20,а) не предотвращали их поворота при недостаточном защемлении внизу секций с погруженными в шлам незабетонированными арматурными каркасами;
Только благодаря умелым действиям прораба, обратившего внимание на высыпание песка между стержнями арматурных каркасов у раскопанных секций без защемления ниже дна котлована и своевременно удалившего рабочих и механизмы из опасной зоны, обошлось без человеческих жертв. Тем не менее один человек, находившийся в своем автомобиле возле обрушившихся секций, получил шок.
Авария на циркуляционной насосной станции Минской ТЭЦ-5 возле Руденска произошла, к счастью, также без человеческих жертв. Здесь возникло обрушение пяти и наклон восьми секций монолитных траншейных стен, которые имели с обеих сторон практически одинаковый уровень грунта (рисунок 21).
а) б)
|
|
в) |
г) |
|
|
а – общий вид станции после аварии; б – участок обрушения секций; в – элемент торцевой стены в угловой части; г – фрагмент зоны деформации на стыке секций
Рисунок 21. Конструкции циркуляционной насосной станции после обрушения секций ее торцевой стены
Основным фактором возникновения аварии послужил мощный напор воды, не принятый во внимание проектировщиками и строителями из-за несовершенства существующих нормативных документов, в которых расчеты не учитывали воздействие фильтрационных сил на сооружение. Неудачной была замена буроинъекционных анкеров на плитные в отрытом снаружи котловане с понижением уровня воды посредством двух ярусов иглофильтров вдоль боковых стен, а также одного их яруса в торце (см. рисунок 21,б), возле которого фактически отсутствовала откачка воды из трех глубоких скважин.
Неэффективная работа иглофильтров при их погружении в слои песка и глинистого грунта привела к перегоранию единственного насоса на одной ветви коллектора возле торцевой стены с последовавшим резким подъемом воды, взвешиванием и разжижением песка. Уклон водоупора по направлению от циркводоводов к торцевой стене создал на нее опасный градиент напора подземной воды. Положение усугубил и привел к аварии открытый водоотлив во внутреннем пространстве между стенами, который чрезмерно увеличил этот поток и давление на стены.
Помимо просчетов проектировщиков и строителей сказалась неполнота информации об инженерно-геологическом строении грунтового массива. В зоне обрушившихся секций была невыявленная изысканиями промоина в морене, где еще при отрывке возникал шлам на дне траншей с уменьшением глубины защемления секций без возмож-ности бетонирования на всю их глубину. Наклон восьми смежных секций примерно до 30о возник от мгновенного взвешивания и разжижения песка с последующим прекращением процесса благодаря оседанию песка и наличию достаточного защемления забетонированных полностью секций стены ниже поверхности грунта. Наклонившиеся секции торцевой стены потянули за собой смежные возле угла и вызвали их существенные деформации (см. рисунок 21,в,г). Эти секции плавно уложили за счет направленных взрывов зарядов ВВ в предварительно высверленных отверстиях в бетоне. Их затем использовали в качестве горизонтальных армирующих элементов возле стен при засыпке грунта, в котором по нашим рекомендациям применили также слои из смеси песка с цементом до 10%, что существенно снизило боковое давление грунта. В итоге всех предпринятых мероприятий объем станции был уменьшен.
Аварийное состояние в конструкциях театра Я.Купалы возникло в виде крена кассового вестибюля и осадочных трещин в более старом вестибюле при возведении на расстоянии одного метра от его угла свайной стены в составе ограждения котлована для станции метро «Купаловская» (рисунок 22). Основными факторами неоправданного риска явились динамические воздействия при проходке скважин ударно-канатным станком с опережающей выемкой грунта из забоя, а также суффозионное разупрочнение грунта под подошвами фундаментов за счет градиента напора верховодки в песке над моренным суглинком.
Рисунок 22. Деформации в стенах вестибюлей театра Я.Купалы
Просчеты проектировщиков выразились в использовании свайного варианта ограждения котлована вместо более безопасного траншейного. Строители не учли опасность суффозионного разупрочнения грунта в забое скважин и вокруг них за счет гидродинамического давления при разности напора воды снаружи и внутри скважин и виброуплотнения песков под подошвами фундаментов при динамических воздействиях.
Для спасения здания с возникшими дефектами по предложению нашей кафедры были подведены под существующие ленточные фундаменты прижимные ростверки с козловой системой из вертикальных и наклонных рядов буроинъекционных свай, а также устроены бандажи из напрягаемых тяжей для крепления вестибюлей к стенам здания театра.
Избежать риска можно было при траншейных ограждающих стенах или бурении скважин под защитой тиксотропной глинистой суспензии.
Недостоверные данные об инженерно-геологических условиях и обнаружение под фундаментами насыпного грунта после дополнитель-ных изысканий привели к изменению нулевого цикла при возведении зданий блока вспомагательных цехов железнодорожной станции Минск-пассажирский. Здесь потребовалось упрочнить насыпную толщу посредством инъекции цементного раствора под подошвы ленточных фундаментов в ранее возведенной части здания и выполнить буронабив-ные сваи с инъекционными уширения в строящемся отсеке.
Эта же причина привела к неравномерным осадкам фундамента и откалыванию угловой части административного дома «Зеленстроя» в г. Заславле (рисунок 23). Наличие только одной разведочной скважины сзади дома не позволило обнаружить заполненную насыпным грунтом и сгнившими древесными отходами глубокую выработку под осевшим углом. Подведенная под него железобетонная балка с ее опиранием на бетонные блоки не дала желаемого эффекта, поэтому потребовалось сборные блоки цоколя заключить в жесткую обойму и закрепить слабый грунт в обнаруженной выработке закачкой цементного раствора.
|
Рисунок 23. Откалывание угловой части дома «Зеленстроя»
Особенно часто недостоверные данные о грунтах и их свойствах в сочетании с другими факторами приводят к дефектам и авариям подпорных стен. Основной недочет изысканий заключается в том, что для насыпных грунтов традиционно прочностные и деформационные свойства не определяются, что не позволяет достоверно оценить боковые распоры грунта на стены и ограждения. Кроме того ранее действовавшие нормы занижали распоры, принимая их минимальными в активном состоянии вместо увеличенных в покое, а фильтрационные силы с возможным пучением грунта при промерзании вообще игнорировались.
Характерны примеры дефектов и аварий подпорных стен:
- из бетонных блоков по ул. Бельского для ограждения площадки гаражного кооператива со стороны территории фирмы «Европоддон» (отклонение от вертикали и смещением блоков по высоте и в плане при отсутствии связи в вертикальных и горизонтальных швах и дренажных отверстий в кладке, наличии в обратной засыпке за стенкой пучинистого глинистого грунта, засорений водоотводящего лотка, малого заглубления стены ниже поверхности);
- такая же по ул. Жудро разрушилась (рисунок 23) за счет аналогичных факторов, усугубившихся оврагообразованием от нарушения дерна на склоне вдоль протоптанной жильцами тропинки. Она была затем восстановлена;
Рисунок 23. Разрушение подпорной стены на ул. Жудро
- сборная уголковая возле школы на Юго-Западе г. Минска с высокой откосной насыпью из пылеватого суглинка и многоэтажным жилым домом наверху получила обрушение или недопустимый наклон на отдельных участках и даже поломку вертикальных элементов за счет аналогичных факторов при низком качестве сборных конструкций и производства работ. Для исправления ситуации вертикальные панели заменили более прочными с устройством дренажных отверстий в них понизу и железобетонного водоотводящего лотка сверху при армиро-вании обратной засыпки бракованными панелями;
- монолитная железобетонная уголковая по пр. Жукова получила чрезмерные деформации и разрушения отдельных участков за счет тех же факторов. Новое решение восстановления стены включало выполнение монолитного железобетонного покрытия на лицевой стороне и увеличение устойчивости напрягаемыми буроинъекционными анкерами.
Недостоверные данные об особенностях инженерно-геологичес-ких условий при проектировании нулевого цикла отрицательно сказались на многосекционном жилом доме в г. Гродно. Он имеет террасное расположение секций с различным заглублением сборных ленточных фундаментов на весьма крутом склоне и примыкает внизу к одноэтажному зданию магазина. У этого дома возникли осадочные трещины в несущих стенах и смещения плит перекрытий и покрытия, а также проявились деформации в стенах примыкающего к нему магазина.
При обследованиях и всестороннем анализе результатов неодно-кратных повторных изысканий выяснилось, что при проектировании фундаментов исходные данные не отражали особенности сложения и характер грунтовых напластований. В частности, вниз по рельефу под одной половиной дома в основании залегали пески, а под другой – лёссовидные супеси и суглинки с наклоном слоев примерно идентично рельефу местности. Это привело к неравномерным осадкам фундаментов, усугубляемым разной интенсивностью пучения пылеватых грунтов при переменных глубинах заложения подошв фундаментов. Для стабилизации осадок фундаментов выполнены усиления надземных конструкций и буроинъекционное упрочнение грунтов основания.
Недостоверные данные о грунтах и их свойствах при несовершен-стве старых норм на проектирование, устройство и испытание свайных фундаментов приводят к возникновению так называемых «свайных лесов» из забивных свай (рисунок 24) с неоправданным перерасходом материальных и трудовых ресурсов. Отрицательно сказывается непонимание особенностей взаимодействия свай различных конструкций и технологий устройства с грунтами основания. Несмотря на содержание в материалах изысканий сведений о свойствах грунтовых напластований по глубине и в пятне застройки по результатам динамического и статического зондирования или испытаний инвентарными сваями, при проектировании эти данные зачастую не принимаются во внимание. Даже результаты пробных испытаний рабочих свай статическими нагрузками или динамическими с фиксацией отказов при погружении готовых свай редко используются для корректировки проектных решений исходя из оценки фактической несущей способности. Причины искажения величин отказов тоже не всегда верно оцениваются. В то же время испытательные организации загружают сваи лишь нагрузками при соответствующих коэффициентах надежности, но не всегда доводят испытательные усилия до исчерпания несущей способности грунтов основания, а во многих случаях ограничивают их грузоподъемностью домкратов или мощностью используемого оборудования. В итоге не обеспечивается достоверный прогноз несущей способности свай по грунту, что приводит к неэкономичным или ненадежным решениям нулевого цикла.
Прокладка трубопроводов в г. Слуцке привела к групповому несчастному случаю при испытании системы. Под напором водяной струи из дефектного узла сопряжения труб произошел размыв и обрушение насыпного грунта в незакрепленном крутом откосе, что привело к травмированию троих рабочих с различной степенью увечья. В данном случае ярко проявился низкий профессионализм производителя работ, допустившего грубый просчет из-за пренебрежения особенностями геологических условий и правилами техники безопасности.
|
|
|
|
|
|
Рисунок 24. Примеры возникновения «свайных лесов» от погружения
готовых свай на объектах при неверной оценке свойств грунтов
На горнолыжном комплексе «Силичи» недооценка свойств грун-ов с нарушением правил их укладки и уплотнения, а также игнорирование нашими рекомендациями по креплению крутых откосов в теле насыпи неизбежно способствовали развитию струйчатой эрозии за счет поверх-ностных стоков с возникновением больших промоин и оползневых очагов (рисунок 25). Производившееся заполнение промоин посредством засыпки грунтом сверху насыпи без уплотнения с последующим креплением склона армирующими полимерными георешетками нельзя признать эффективным, поскольку не препятствует сползанию по крутому склону неуплотненного слоя вместе с георешетками.
|
|
Рисунок 25. Возникновение промоин и оползневых очагов
за счет струйчатой эрозии от водных потоков на крутых
склонах горнолыжного комплекса «Силичи»
Неполные данные о грунтах и их свойствах при строительстве в 2006 г. многоквартирного жилого дома с подземной гараж-стоянкой по ул. Тимирязева в г. Минске с секциями в 7 и 14 этажей потребовали корректировки проекта нулевого цикла. Согласно исходным инженерно-геологическим изысканиям здесь по глубине залегают пески различной крупности и глинистые грунты прочные, средней и малой прочности. Исходным проектом предусматривалось устройство плитных фундаментов на естественном основании. В процессе строительства положение здания в плане было изменено, а при дополнительных изысканиях в 2006 г. выявлено в активной зоне фундаментов наличие чередующихся по глубине прослоек рыхлых песков. Их свойства в пятне 14-этажной секции были улучшены при помощи высоконапорной инъекции цементного раствора на соответствующих глубинах (рисунок 26). Под 7-ми этажной секцией здания выполняли вертикальные конические армирующие элементы из уплотняемой сухой бетонной смеси, которые создают распор на окружающий грунт с его опрессовкой и улучшением свойства за счет дренирования. Ниже подошв фундаментов виброкатком уплотнялся слой гравия 40-50 см.
