Про влаштування фундаментів у стиснених умовах міської забудови

Размещено на http://www.allbest.ru/

ПРО ВЛАШТУВАННЯ ФУНДАМЕНТІВ У СТИСНЕНИХ УМОВАХ МІСЬКОЇ ЗАБУДОВИ

Єфременко В.М., інженер, Мазепа О.М., інженер

(ПП “Моноліт”, м. Львів)

Собуцький В.О., к. т. н., доцент, Вівсянник В.М., архітектор (Науково-дослідна лабораторія експлуатаційної надійності будівель і споруд

Національного університету водного господарства та природокористування, м. Рівне)

A short analysis is made of geotechnical requirements for erecting buildings and structures under conditions of constricted town build-up. The technology of erecting “economic” pile foundations is suggested to be introduced for using spaces under existing buildings and for new construction. It had been tested at several town objects.

Зроблено короткий аналіз геотехнічних вимог до зведення фундаментів будівель і споруд в умовах стисненої міської забудови. Запропонована до впровадження розроблена і апробована не декількох міських об'єктах технологія влаштування “бережливих” пальових фундаментів для освоєння простору під існуючими будівлями і для нового будівництва.

Нестача вільних земельних ділянок під забудову в центральних частинах більшості міст України ставить перед проектантами і будівельниками нові проблеми та вимоги. Окреслимо найважливіші з них:

? необхідність підвищення щільності міської забудови передбачає зведення нових будинків і споруд біля існуючих будівель, виникає необхідність попередження не тільки руйнування і пошкоджень, але й погіршення умов їх утримання та експлуатації;

? підвищення щільності забудови породжує техногенні чинники погіршення умов роботи фундаментів існуючих будівель, тому необхідно відрізняти допустимі чинники від недопустимих; основним критерієм недопустимості може бути умова:

< Sadt u ,

фундамент міський забудова

де Sadt і - осадка від і-того техногенного чинника;

Sadt u - гранична додаткова осадка сусідньої (суміжної) будівлі, яка визначається розрахунком, або в першому наближенні приймається згідно чинних нормативних документів;

Рис 1. Підсилення фундаментів та влаштування 2-х підземних поверхів в існуючих будівлях за допомогою трубобетонних паль (б)

? переважна частина нових будівель в старих частинах міст зводяться за індивідуальними проектами, що передбачає необхідність розробки, проектування і впровадження нетрадиційних, також індивідуальних для кожної будівлі фундаментів;

? дуже часто (а в зонах історичної забудови - як правило), існуюча забудова знаходиться в незадовільному технічному стані, а ділянки забудови відносяться до другої або третьої геотехнічних категорій, тому в процесі будівництва або реконструкції будинків необхідно врахувати особливі вимоги, які пред'являються Єдиними європейськими нормами EUROKODE-7 „Geotechnics” [1ч3]:

- участь спеціаліста-геотехніка на всіх стадіях будівельного процесу (вишукування, обстеження, проектування, будівельні роботи, будівельний моніторинг);

- передпроектне обстеження сусідніх будівель, які попадають в зону ризику;

- геотехнічний прогноз можливих деформацій будівлі;

- моделювання небезпечних містобудівельних ситуацій на ділянці забудови;

- наукове супроводження складних або новітніх технологій в процесі проведення комплексу інженерно-технічних і (або) геотехнічних заходів;

- геотехнічний моніторинг на стадії проведення будівельних або аварійно-відновлювальних робіт;

- вибір бережливої технології будівельних робіт нульового циклу, так як додаткові втручання в ґрунти прибудинкових просторів можуть спровокувати непередбачувані деформаційні процеси;

- незважаючи на те, що перед початком новобудови (реконструкції) окрім інженерно-геологічних досліджень, як правило, проводиться технічне обстеження сусідніх існуючих будівель, 77 % від загальної кількості аварій будівель і споруд відбувається в процесі експлуатації об'єктів; вказаний факт, а також досвід будівництва у великих містах [4], свідчать про те, що, очевидно, існуючі методи і технології будівництва фундаментів нових будівель в умовах щільної міської забудови, часто на відповідають належному рівню вимог експлуатаційної надійності і потребують вдосконалення.

Дефіцит вільних площ під забудову в центральних частинах міст примушує нові будівлі “рости” не тільки в гору, але й вниз. Для вирішення проблеми освоєння підземного простору під існуючими будівлями, авторами розроблено і впроваджено метод влаштування фундаментів з паль, які вдавлюються в грунт статичним навантаженням.

Невеликі габарити обладнання дозволили виконувати роботи в стиснених умовах безпосередньо біля або під існуючими фундаментами, що є безперечною перевагою методу при укріпленні, збільшенні несучої здатності існуючих фундаментів будівель під час їх реконструкції. Крім того, до переваг цього методу слід віднести також повне виключення динамічних впливів на основу і можливість оцінювати фактичну несучу здатність кожної палі по зусиллю вдавлювання.

Рис. 2. Фундаменти з трубобетонних паль

Найбільше розповсюдження отримали трубобетонні та буронабивні палі, виконані методом статичного вдавлювання (рис. 1, 2).

Трубобетонні палі виконувалися методом статичного вдавлювання секцій труб з подальшим армуванням, бетонуванням і розклинюванням голови палі. Секції труб стикувалися за допомогою бандажів на зварці. Зусилля вдавлювання становило 400ч500 кН і забезпечувало допустиме навантаження на палю 300ч350 кН залежно від типу ґрунтів основи. Довжина секцій труб Ш 133ч159 мм приймалася 750ч1000 мм, арматура - Ш 20ч25 мм класу А-ІІІ, бетонна суміш - литої консистенції з бетону класу В25 (рис. 2).

Набивні палі виконувалися шляхом вдавлювання в грунт інвентарної обсадної труби з наконечниками, що залишалися в ґрунті, з подальшим армуванням і бетонуванням. Для сприйняття реактивного зусилля вдавлювання і передачі навантаження від будівлі на палі, виконувався залізобетонний ростверк з отворами для пропуску паль. Максимальне зусилля вдавлювання становило 400ч450 кН. Допустиме навантаження на палю, таким чином, досягало 250ч300 кН. Діаметр палі приймався 140ч145 мм, арматура - Ш 20ч25 мм класу А-ІІІ. Бетонна суміш - литої консистенції з бетону В25 (~ М300).

Вперше в практиці нового будівництва трубобетонні палі, виконані методом статичного вдавлювання, були розроблені і впроваджені авторами при влаштуванні фундаментів будівлі офісного центру у м. Рівному на вул. 16 Липня.

Обмежені розміри будівельного майданчика, наявність в безпосередній близькості існуючих будівель та несприятливі гідрогеологічні умови виключали можливість влаштування передбачених проектом фундаментів із забивних залізобетонних паль.

Для вирішення вказаної проблеми авторами було запропоновано наступну методику і послідовність виконання фундаментів:

- влаштування залізобетонних ростверків з отворами для пропуску паль;

- зведення першого поверху будівлі з перекриттям;

- монтаж палевдавлювальної установки і влаштування трубобетонних паль методом статичного вдавлювання.

Розміри поперечного січення залізобетонного ростверку розраховувалися таким чином, щоб його площа обпирання на грунт забезпечила передачу навантаження від двох поверхів будівлі (120ч150 кН/м), а ширина була достатня для влаштування отворів з анкерами і монтажу палевдавлювального обладнання. Були прийняті трубобетонні палі діаметром 133 мм загальною довжиною 10.0 м з обпиранням на шар пилуватих пісків середньої щільності з модулем деформації Е = 21.0 МПа (рис. 2).

Палевдавлювальна установка монтувалась на металевих балках-швелерах, які встановлювались вздовж отворів і з'єднувались з анкерами (рис. 3). Палі виготовлялись шляхом задавлювання секцій труб довжиною 1.5 м. Стикування секцій між собою проводилося за допомогою бандажів на зварці. Бетонування проводилося паралельно з задавлюванням. Для бетонування паль використовувався бетон класу В25 з осадкою конуса 140ч150 мм, заповнювач - щебінь фракції 5ч10 мм. Після бетонування проводилось армування палі одним поздовжнім стержнем діаметром 22.0 мм.

Для встановлення кореляційного зв'язку між зусиллям вдавлювання і допустимим навантаженням на палю в існуючій інженерно-геологічній ситуації була виготовлена експериментальна паля і проведено її статичне випробування. При проходженні шарів насипного ґрунту і пластичного супіску зусилля вдавлювання коливалось в межах 100ч150 кН і досягло максимального значення 330.0 кН при заглибленні палі в пісок. Статичні випробування виконувались відповідно до вимог ДСТУ Б.В. 2.1-1-95 [5].

На нашу думку, а також на думку багатьох авторів (Клепіков С.М., Метелюк М. С., Адалін С.В., Корнієнко М.В. та ін.) випробування пробних паль безпосередньо на ділянці забудови дають найточніші результати, оскільки зусилля вдавлювання характеризує граничний опір основи в конкретних ґрунтових умовах.

Рис. 3. Кріплення установки для вдавлювання трубобетонних паль

Самим достовірним методом визначення несучої здатності є натурне випробування палі вертикальним статичним навантаженням, набагато менше достовірними - методи статичного зондування ґрунту (достовірність 73ч76 %), розрахунки по таблицях СНиП (достовірність 60ч65 %), динамічні випробування паль - (достовірність 58ч62 %) [6].

Розрахункове навантаження на палю згідно з результатами проведених випробувань склало 230.0 кН, осадка при цьому становила 7.8 мм. Таким чином було визначене робоче зусилля вдавлювання палі - 33.0 кН, яке гарантувало потрібне розрахункове навантаження на палю. Довжина палі становила 9.50 м. Всього було виконано 175 паль протягом 1.5 місяців. Роботи по зведенню другого і вищих поверхів будівлі при цьому не припинялись.

Враховуючи вище викладене, вважаємо, що метод статичного вдавлювання паль може бути ефективним і рекомендованим для застосування не тільки при реконструкціях існуючих міських будівель і споруд, але й при новому будівництві, особливо в умовах щільної міської забудови.

Література

1. Улицкий В.М., Шашкин А.Г. Геотехническое сопровождение реконструкции городов (обследование, расчеты, ведение работ, мониторинг). - М.: Издательство АСВ, 1999.-327 с.

2. Juhola M.O. Peristamistossa esiintyvista. 1989.- 136 s.

3. Lizzi F. Root-Pattern Piles Underpinning. Prok. Symposium on bearing capacity of piles. Roorkee. 1994.

4. Levicki B. Nerownomierne osiadania podloїa i odkztalcenia budynkow. Arkady. Warszawa.- 1999., 681 s.

5. ДСТУ Б.В. 2.1-1-95 (ГОСТ 5686-94) Грунты. Методы полевых испытаний сваями / Державний комітет у справах містобудування і архітектури. - К. 1997.

6. Основания, фундаменты и подземные сооружения / М.И. Горбунов-Посадов, В.А.Ильичев, В.И. Крутов и др. - М.: Стройиздат, 1985. - 480 с. - (Справочник проектировщика).

Размещено на Allbest.ru