АННОТАЦИЯ
В условиях плотной городской застройки появляются дополнительные осадки
фундаментов эксплуатируемых зданий при соседнем строительстве объектов.
Для уменьшения развития дополнительных осадок фундаментов (ленточных) суще
ствующего здания от влияния давления, передаваемого на грунт основания новым
близко расположенным плитным фундаментом, рассматриваются два варианта работы геотехнического барьера в различных грунтовых условиях. По первому варианту грунтовых условий (вариант 1) принято устройство геотехнического барьера (раз-
делительного ограждения) в однородной толще слабого глинистого грунта. По второму варианту грунтовых условий (вариант 2) разделительное ограждение
выполняется в толще основания. При этом верхний слой основания (несущий) пред-
ставлен слабым водонасыщенным глинистым грунтом – суглинком мягко- текучепластичным, а второй (подстилающий) – малосжимаемым грунтом (супесью пластичной). По результатам моделирования и выполненных расчетов установлено, что
наибольший положительный эффект при устройстве разделительного ограждения
(геотехнического барьера) достигается в случае, когда основание является двух-
слойным. При этом нижняя часть геотехнического барьера должна быть заглублена в
малосжимаемый грунт. Дополнительная осадка ленточного фундамента существую
щего здания в однородном основании (вариант 1) при отсутствии геотехнического
барьера составит примерно 50 мм. В случае двухслойного основания (вариант 2)
дополнительная осадка ленточного фундамента здания уменьшится на 75–80 % (на
38 мм) и составит примерно 12 мм. Выполненные расчеты позволили установить, что
наибольший эффект по уменьшению дополнительной осадки ленточных фундаментов существующих зданий достигается при устройстве разделительного ограждения
между зданиями (геотехнического барьера), которое нижним концом опирается на
малосжимаемый грунт.
Рис.1 Защитный барьер между фундаментами существующих зданий и
котлованов возводимого подземного сооружения в условиях плотной городской застройки
Для снижения влияния нового строительства на осадки фундаментов близкорасположенных существующих зданий применяются различные способы, к которым относится
устройство разделительных ограждений в виде: свай или шпунта заводского изготовле-
ния; набивных свай, устраиваемых в грунте по различным технологиям; монолитных бетонных и железобетонных стенок (в том числе типа «стена в грунте») и др. Из числа перечисленных способов особо следует выделить разделительное ограждение в виде геотехнического барьера, устраиваемого методом компенсационного нагнетания, которое
получило наибольшее распространение в последние годы [1–6].
Последовательность работ по устройству геотехнического барьера заключается
в следующем. До начала основных строительных работ первоначально производится цементация грунта через инъекторы, которые погружаются в грунт и образуют грунтоцементные сваи. Через инъекторы заполняются все имеющиеся полости, трещины, зоны
пониженной плотности в основании (заполнительная цементация). При этом происходит
уплотнение и армирование грунта линзами цементного раствора и создается более жесткая структура, способная реагировать на дальнейшее нагнетание цементного (инъекционного) раствора. Рассматриваемый способ устройства геотехнического барьера предложен
специалистами НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, защищен патентом РФ на изобретение
(2006 г.), а его патентообладатель (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова) удостоен диплома
Правительства города Москвы1 [7].
Отличительной особенностью данного способа является то, что геотехнический
барьер – активная конструкция, с помощью которой можно оперативно влиять на состояние грунта основания фундаментов защищаемых зданий. Заполнительная цементация
грунта через инъекторы и компенсационное (последующее) нагнетание осуществляются
по манжетной технологии (с использованием специальной конструкции инъекторов)2 небольшими объемами по 25–30 л цементного или цементно-песчаного раствора с различными добавками. Главным условием при нагнетании является закачка требуемого коли-
чества раствора в нужную зону массива грунта. Заполнительная цементация производится при давлении от 0,1 до 0,3 МПа (давление увеличивается с увеличением глубины зоны
закачки раствора) до начала работ по устройству фундамента здания (сооружения). Затем
производятся циклы повторного (компенсационного) нагнетания при давлении нагнетания 0,5–2,0 МПа. Вертикальный геотехнический барьер рекомендуется применять для
защиты фундаментов существующих зданий от влияния нового строительства, при устройстве близкорасположенных глубоких котлованов, прокладке тоннелей и др.
Рис.2 Защитная стенка для снижения деформаций фундаментов существующих
зданий при строительстве рядом с ними зданий. |
Грунтовые условия площадки строительства
Рассмотрим работу разделительного ограждения (геотехнического барьера), устраиваемого вблизи ленточного фундамента существующего здания, при строительстве нового соседнего здания на плитном фундаменте. В качестве грунтовых условий принята
площадка, сложенная слабым глинистым грунтом, которая состоит из двух слоев грунтового основания. Верхний слой (несущий) представлен суглинком мягкопластичным, второй (подстилающий) – супесью пластичной (рис. 1).
Данные о мощности слоев основания по рассматриваемым вариантам представлены в
табл. 1. Поскольку толща слабого глинистого грунта по варианту 1 является значительной
(20 м) и распространяется ниже сжимаемой толщи, будем рассматривать ее как однородное основание. По варианту 2 основание рассматриваем как двухслойное.
Расчет осадок ленточных фундаментов существующего здания и его дополнительных
осадок от давления плитного фундамента соседнего здания производился в несколько этапов, учитывающих стадийность возведения рассматриваемых объектов [13, 14]:
1) моделирование процесса возведения существующего здания на ленточных фундаментах, определение напряжений в основании и его конечных осадок;
2) моделирование процесса заполнительной цементации (первичного нагнетания цементного раствора) через инъекторы для устройства геотехнического барьера (разделительного ограждения) из грунтоцементных свай;
3) моделирование процесса устройства котлована и соседнего (вновь устраиваемого)
плитного фундамента;
4) моделирование процесса компенсационного (повторного) нагнетания цементного
или цементно-песчаного раствора через существующие инъекторы для объемного расширения грунтоцементного массива (в программном комплексе Plaxis 2D объемное расширение корректировалось специальной опцией в пределах 2–10 %);
5) моделирование процесса передачи давления на грунт от соседнего (вновь устраиваемого) здания при действующих нагрузках на фундаментную плиту.
По результатам моделирования работы геотехнического барьера получены картины
равных вертикальных перемещений (линии тока) в основании фундаментов рассматриваемых зданий (рис. 2). Представленные картины следует читать совместно со схемами,
приведенными на рис.
Рис. Линии равных вертикальных перемещений (линии тока) в основании ленточного
фундамента существующего здания (соответствует этапу 5: геотехнический барьер
включен в работу, на основание действует полная нагрузка на плиту от соседнего
здания)
|
Анализ результатов
Для анализа результатов расчета осадок ленточных фундаментов существующего
здания в случае устройства геотехнического барьера (разделительного ограждения) были
построены графические зависимости. При этом анализировались приращения осадок ленточного фундамента существующего здания от давления по подошве соседнего (вновь
устраиваемого) плитного фундамента)
Рис. Защитная стенка для снижения деформаций фундаментов существующих зданий
при строительстве рядом с ними зданий
Из анализа полученных данных (см. табл. 3) следует, что осадка ленточного фундамента существующего здания без учета влияния давления от соседнего плитного фундамента составит примерно 65 мм. Если же рядом устраивается соседний плитный фундамент с давлением по подошве P = 150 кПа (в период его эксплуатации), то приращение
осадки (дополнительная осадка) существующего ленточного фундамента составит 50 мм
(80 % к существующей его осадке) при условии, что никакие защитные мероприятия между фундаментами не предусмотрены (см. рис. 3). В случае двухслойного основания (вариант 2) дополнительная осадка ленточного фундамента здания уменьшится на 75–80 %
(примерно на 38 мм) и составит 12 мм (см. рис. 3). В однородном основании (вариант 1)
дополнительная осадка ленточного фундамента уменьшится на 45–50 % (примерно на
25 мм), следовательно, составит примерно 25 мм
Рис. Защитный барьер между фундаментами существующих зданий
и тоннелем подземной проходки при глубине его заложения не более 10 м
Заключение
Выполненные расчеты позволили установить, что наибольший эффект по уменьшению дополнительной осадки ленточных фундаментов существующих зданий достигается
при устройстве разделительного ограждения между зданиями (геотехнического барьера),
которое нижним концом опирается на малосжимаемый грунт. В этом случае уменьшение
дополнительной осадки существующего ленточного фундамента достигает 75–80 % от
случая, когда разделительный барьер отсутствует.
|
.
