CC BY
20Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
УДК 624.1
В.А. ИЛЬИЧЕВ1, д-р техн. наук, академик РААСН, Н.С. НИКИФОРОВА1, д-р техн. наук; Ю.А. ГОТМАН2, канд. техн. наук, генеральный директор; Е.Ю. ТРОФИМОВ1, инженер
1 Научно-исследовательский институт строительной физики РААСН (127238, Москва, Локомотивный пр., 21) 2 ООО «Подземпроект» (125040, Москва, ул. Верхняя, 34, к. 1)
А и и
Анкеры с дополнительной цементацией как активный метод защиты зданий и коммуникаций в зоне влияния глубоких котлованов
Откопка глубоких котлованов для подземной части комплексов при наличии зданий и коммуникаций требует применения для них активных или пассивных защитных мероприятий. Новый тип активных защитных мероприятий - ЗБМЛ анкеры с дополнительной цементацией грунтов был применен при строительстве многофункционального комплекса с подземной парковкой по адресу: г. Москва, ул. Ярцевская, 19 в качестве альтернативы геотехническому барьеру. Применение преднапря-женных анкеров ЗБМЛ с дополнительной цементацией снизило осадки соседних зданий и коммуникаций по сравнению с расчетными. Усиления конструкций зданий и грунтов основания не потребовалось. Рекомендовано продолжить исследования в области применения активных методов защиты зданий и коммуникаций в зоне влияния строительства.
Ключевые слова: глубокий котлован, активная защита, анкеры.
V.A. IL'ICHEV1, Doctor of Sciences (Engineering), Academician of RAACS, N.S. NIKIFOROVA1, Doctor of Sciences (Engineering), Yu.A. GOTMAN2, Candidate of Sciences, General Director, E.Yu. TROFIMOV1, engineer 1 Scientific and Research Institute of Building Physics of RAACS (21, Lokomotivny Passage, 127238, Moscow, Russian Federation) 2 OOO "Podzemproekt" (34, structure1, Verkhniaya Street, 125040, Moscow, Russian Federation)
Anchors with Additional Cementation as an Active Method for Protection of Buildings and Communications in the Zone of Influence of Deep Excavations
Digging deep trenches for the underground part of complexes in the presence of buildings and communications requires the application of active or passive protective measures. A new type of active protective measures - SBMA anchors with additional cementation was used in the course of construction of a multifunctional complex with underground parking at the address: 19, Yartsevskaya Street, Moscow as an alternative to the geo-technical barrier. The use of pre-stressed SBMA anchors with additional cementation reduces settlements of neighboring buildings and communication in comparison with design settlements. There is no need for strengthening buildings and foundation soils. It is recommended to continue the studies in the field of using active methods of protection of buildings and communications in the zone of construction influence.
Keywords: deep foundation, active protection, anchors.
При наличии зданий и коммуникаций откопка глубоких котлованов для подземной части комплексов требует применения для них активных или пассивных защитных мероприятий [1]. На строительных объектах начали внедряться выполненные по новым технологиям активные методы защиты. Среди них следует выделить устройство геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания [2], закрепление грунтового массива многократным инъекти-рованием в него цементного раствора [3], применение компенсационных буроинъекционных свай [4, 5] и технологии струйной цементации [7].
Новый тип активных защитных мероприятий - БВМД анкеры с дополнительной цементацией грунтов был применен на объекте «Многофункциональный торгово-развлекательный и административно-офисный комплекс с апартаментами и подземной автостоянкой» в Москве (ул. Ярцевская, 19).
Проект комплекса разработан ООО «Финпроект» по заказу ООО «ЭНКА ТЦ». Научное сопровождение на стадии проектирования выполнял НИИОСП им. Н.М. Герсеванова, на стадии строительства нулевого цикла - лаборатория оснований, фундаментов и подземных сооружений НИИСФ РААСН.
62014 ^^^^^^^^^^^^^
Район строительства расположен в пределах поймы р. Филька. Абсолютные отметки поверхности находятся в пределах 170,27-174,5 м. В геологическом строении на разведанную глубину 50 м принимают участие (в скобках указана толщина слоя) техногенные грунты - пески, суглинки и супеси, влажные (1,6-6,5 м); аллювиальные отложения поймы р. Филька - суглинки тугопластичные, супеси пластичные, пески пылеватые (2-6,5 м); флювиогляци-альные отложения - глины и суглинки, от мягкопластичных до полутвердых (0,4-9,5 м); моренные отложения московского оледенения - глины, суглинки, от мягкопластичных до полутвердых (2,4-13,8 м); флювиогляциальные отложения московско-днепровского горизонта - суглинки мягко-пластичные, супеси пластичные, пески плотные (0,6-4,2 м); моренные отложения днепровского оледенения - тугопла-стичные и твердые суглинки (0,8-8 м); флювиогляциаль-ные отложения - пески разной крупности, суглинки и супеси пластичные (8,2-13,8 м); нижнемеловые породы - глины полутвердые, суглинки тугопластичные, пески пылеватые и мелкие (10,3-15,5 м); юрские отложения Волжского яруса - суглинки тугопластичные и текучие, глины полутвердые вскрытой толщиной слоя 3-11 м.
- 1з5
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 1. Разрез подземной части, здания МАТИи коммуникаций со стороны Институтского проезда
«Стена
Рис. 2. Разрез SBMA анкера
Гидрогеологические условия площадки строительства представлены тремя водоносными горизонтами: первый от поверхности горизонт встречен на глубинах 4-9,7 м на абс. отм. 164,72-167,1 м; второй - на глубинах 16,8-23,1 м на абс. отм. 148,94-153,8 м (воды напорные, величина напора 5,6-11,9 м); третий - на глубинах 20,3-27,2 м на абс. отм. 146,54-150,41 м (воды напорные, величина напора 8,2-10,7 м).
Площадка безопасна в карстово-суффозионном отношении.
Инженерно-геологические условия строительства относятся ко II категории - средней сложности.
Краткая характеристика объекта строительства. Здание многофункционального комплекса I уровня ответственности, прямоугольной формы с размерами в плане 138x181 м имеет в своем составе: надземную стилобатную часть высотой 3-4-5 этажей; надземные строения - башни высотой 8, 9, 10, 16, 17 этажей, пятиуровневую подземную парковку.
Относительная отметка ±0,000 соответствует абсолютной отметке 170,95. Отметка верха монолитной фундаментной плиты -20,6 м, что соответствует абс. отм. 150,35 м. Толщина фундаментной плиты 2-2,5 м. Отметка низа бетонной подготовки -148,19-147,69 м. В основании фундаментной плиты залегают флювиогляциальные пески и супеси.
Несущие конструкции здания запроектированы из монолитного железобетона, конструктивная система здания колонно-стеновая. Сетка колонн 8,5x8,5 м. Ограждающая конструкция котлована - «стена в грунте» толщиной 800 мм. Уровень верха «стены в грунте» 170-172 м. Отметка низа «стены в грунте» 126,5-127 м. В качестве распорной конструкции используются 5-6 рядов анкеров длиной 16-30 м конструкции БВМД (рис. 1).
В табл. 1, 2 указаны здания и коммуникации в зоне влияния строительства, дополнительные предельные и прогноз-
Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
Таблица 1
Здания в зоне влияния строительства
Здание Расстояние до котлована, м Осадка, S, мм Относительная неравномерность осадок
Дополнительная предельная[S] Прогнозируемая* Sp Замеренная Sз Дополнительная предельная [AS/L] Прогнозируемая* AS/L,, По замерам AS^
Кирпичный 5-этажный жилой дом (ул. Партизанская, 31/17) ~20 30 12,93 13,2 0,001 <0,001 0,0005
Каркасное 6-этажное здание (Институт МАТИ) тип фундамента - сваи Отн. отм низа свай ~ -16 м (ул. Оршанская, 3) ~ 27 30 6 36,8 0,001 <0,001 0,0011
Жилой 9-этажный дом, блочный, на ленточном фундаменте (ул. Оршанская, 2/21) ~48 30 11,3 6,9 0,001 <0,001 0,0001
Трансформаторная подстанция № 6827В и № 6872А Панельное одноэтажное здание на ленточном фундаменте (ул. Оршанская, 2/12) ~42,5 30 8 8,5 0,001 <0,001 0,0003
Жилой 4-этажный дом (ул. Оршанская, 4) ~35 30 4,6 6,1 0,001 <0,001 0,0002
Таблица 2
Коммуникации в зоне влияния строительства
Вид коммуникации Расстояние до котлована, м Глубина заложения, м Осадка, мм
Прогнозируемая* Замеренная
Институтский пр. Водосток (дренаж) из ж/б трубы с1=150 мм Канализация С=300 мм Водосток из стальной трубы С=2000 мм в ж/б обойме ~28,6 12 ~5 ~2,8 ~1,7 ~4 -4,98 (-7,99) -19,48 (-17,56) -18,53 (---) -25,6 - -26,1 -4,4 - -31,2; -6,5 - -142,4
Ул. Оршанская Железобетонный коллектор (теплосеть) 1,34x3,65 Водосток из стальной трубы С=2000 мм в ж/б обойме ~9,37 ~18 ~3,3 ~4 -15,82 (-43,29) -19,57 (-29,95) -13,8 -9,6 - -24,8
Ул. Ярцевская Канализационная ж/б труба С=2000 мм Ж/б коллектор 3,4x3,6 Водопроводная стальная труба С=600 мм Асбестоцементный трубопровод С=600 мм Дренаж (ж/б водосток) С=400 мм ~4,3 ~25 ~16 ~16,5 ~15 8 ~6 ~2,5 ~4 ~3 -3,3 (-58,6) -9,05 (-14,68) -5,61 (-39) -6,84 (-29,79) -5,79 (-25,54) + 13,4
Ул. Партизанская Канализационная труба С=1220 мм Водосток ж/б С=1200 мм Канализация С=400 мм (чугунная труба) Водопровод С=300 мм (чугунная труба) ~7,6 ~12 16,8 23,4 ~8 ~6 2 1,5 -14,42 (---) -15,34 (---) -14,78 (---) -14,98 (---) + 1,8 - -11,7 +4 - -22 -11,2 -2,5
Примечание: * Прогнозируемая осадка указана по данным НИИОСП им.Н.М.Герсеванова - с геотехническим барьером; в скобках - без геотехнического барьера.
ные деформации, установленные НИИОСП им. Н.М. Герсе-ванова.
Согласно расчетам геотехнический барьер, являющийся активным защитным мероприятием, снижает прогнозируемые осадки более чем в два раза. Однако при строительстве фирма «КАСКТАШ» выполнила альтернативное защитное мероприятие - преднапряженные анкеры конструкции БВМД (при участии в испытаниях анкеров НИИОСП им. Н.М. Герсе-ванова) с дополнительной цементацией грунтов через имеющиеся в их конструкции поливинилхлоридные трубы, которое также снизило значения осадки коммуникаций. Вероятно, для достижения большего защитного эффекта количество инъек-тируемого раствора следовало увеличить.
Анкеры системы БВМД отличаются от стандартного грунтового анкера распределением нагрузки среза в его корне на большее количество анкерных отрезков. Нагрузка анкерных отрезков производится одновременно несколькими гидравлическими синхронизированными домкратами, с тем чтобы все отрезки были нагружены идентично. БВМД анкер устанавливался в буровую скважину и подвергался первичной, а затем дополнительной цементации (рис. 2, 3).
Таким образом, анкеры конструкции БВМД можно рассматривать как активные защитные мероприятия.
В ходе работ по научному сопровождению НИИСФ РААСН проанализировал результаты геотехнического мониторинга на объекте, проводимого ООО «Карбон».
6'2014 ^^^^^^^^^^^^^
Рис. 3. «Стена в грунте» с SBMA анкерами
Было установлено, что горизонтальные перемещения «стены в грунте», замеренные с помощью инклинометров и по маркам, установленным в уровне ее верха, не превысили 9 мм и коррелировались с расчетами, выполненными фирмой «КАСКТАШ» по программам PLAXIS и Wall.
Фактические осадки и относительные неравномерности осадок всех соседних зданий были меньше прогнозируемых и предельных величин. Только у здания МАТИ относи- 1з7
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
5
о
-5 -10-15-20-25 -30-35 --40-
3
_—-—.
\ w v — ''—
V /Ч Г
V
2011 г. 2012 г. 2013 г.
Время
Рис. 4. Графики осадок марок здания «МАТИ»: 1 — М-29; 2 — М-37; 3 — М-25
тельная неравномерность осадки незначительно превысила дополнительную предельную величину 0,001, а замеренная осадка здания 36,8 мм превысила прогнозируемое значение 6 мм и предельное значение 30 мм. График развития осадок здания МАТИ представлен на рис. 4.
Значительные осадки некоторых видов коммуникаций и здания МАТИ скорее всего вызваны отдельными нарушениями технологии производства работ, которые привели к разуплотнению грунта, что было подтверждено статическим зондированием, выполненным ООО «Инженерная геология».
По заключению Мосводоканала эксплуатационный режим коммуникаций не был нарушен, и по заключению ОАО «НИЦ «Строительство» конструкции здания МАТИ не потребовали усиления.
В настоящий момент возводятся надземные конструкции здания. Выводы
Научное сопровождение строительства многофункционального комплекса в Москве (ул. Ярцевская, 19), в части нулевого цикла показало, что применение преднапряжен-ных анкеров, выполняемых по технологии БВМД с дополнительным инъектированием грунта, можно рассматривать в качестве активного защитного мероприятия для окружающей застройки в зоне влияния глубокого котлована больших размеров.
Для снижения деформаций оснований окружающей застройки в зоне влияния подземного строительства необходимо продолжить установление закономерностей деформирования грунтовых массивов при применении активных защитных мероприятий.
Список литературы
References
1. Ильичев В.А., Никифорова Н.С., Готман Ю.А., Тупиков М.М., Трофимов Е.Ю. Анализ применения активных и пассивных методов защиты при подземном строительстве // Жилищное строительство. 2013. № 6. С. 25-27.
2. Патент РФ 2245428. Способ возведения подземных сооружений в городской застройке / В.П. Петрухин, О.А. Шулятьев, О.А. Мозгачева. Заявл. 15.08.2002. Опубл. 27.01.2005. Бюл. № 3.
3. Ермолаев В.А., Мацегора А.Г. и др. Усиление оснований и фундаментов при строительстве глубоких котлованов в условиях городской застройки. Проектирование и строительство подземной части нового здания (второй сцены) Государственного академического Мариинского театра: Сб. науч. статей под общей ред. В.А. Ильичева, А.П. Ледяева. Р.А. Мангушева. СПб: СПбГАСУ, 2011. С. 139-146.
4. Петрухин В.П., Шулятьев О.А., Попсуенко И.К., Мозгачева О.А. Опыт устройства буроинъекционных свай при реконструкции Московской консерватории им. П.И. Чайковского // Сб. научных трудов № 100 НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М., 2011. С. 267-277.
5. Патент РФ на полезную модель 112913. Буроинъек-ционная компенсационная свая / И.К. Попсуенко, О.А. Шулятьев. Заявл. 4.08. 2011. Опубл. 27.01.2012. Бюл. № 3.
6. Коновалов П.А., Кисин Б.Ф., Еремин В.Я., Еремин А.В., Татурин А.Ю., Сарафанов Н.В., Сигута В., Минасен-ко А.Н. Опыт крепления котлованов в условиях плотной застройки. Труды Международной конференции по геотехнике «Геотехнические проблемы мегаполисов». М., 2010. Т. 4. С. 1555-1560.
7. Зуев С.С., Маковецкий О.А., Хусаинов И.И. Применение струйной цементации для устройства подземных частей комплексов // Жилищное строительство. 2013. № 9. С. 1-4.
Il'ichev V.A. Nikiforova N.S., Gotman Y.A., Tupikov M.M., Trofimov E.J. Analysis of the application of active and passive methods of protection in underground construction. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2013. No. 6, pp. 25-27. (In Russian).
Patent RF 2245428. Sposob vozvedeniya podzemnykh sooruzhenii v gorodskoi zastroike [Method of construction of underground structures in urban areas]. Petruhin V.P. Shulyat'ev O.A., Mozgacheva O.A. Declared 15.08.2002. Published 27.01.2005. Bulletin No. 3. (In Russian). Yermolaev V.A., Matsegora A.G. Strengthening of the building foundations during deep excavations in urban areas. Design and construction of the underground part of the new building ( the second stage) of the Mariinsky Theatre: Collection of scientific papers edited by V.A. Ilichev, A.P. Ledyaev, R.A. Mangushev. St. Petersburg: St-PSACU. 2011, pp. 139-146. (In Russian).
Petruhin V.P., Shulyat'ev O.A., Popsuenko I.K., Mozgacheva O.A., Experience of micropiles application during reconstruction of the Moscow Tchaikovsky Conservatory. Collection of scientific papers number 100 NIIOSP after N.M. Gersevanov. Moscow. 2011, pp. 267-277. (In Russian). Patent RF 112913. Buroin'ektsionnaya kompensatsion-naya svaya [Compensation micropile]. Popsuenko I.K., Shulyat'ev O.A. Declared 4.08.2011. Published 27.01.2012. Bulletin No. 3. (In Russian).
Konovalov P.A., Kissin B.F., Eremin V.Y., Eremin A.V., Taturin A.Y., Sarafanov N.V., Sigute. V., Minasenko A.N. Experience fixing pits in a dense housing. Proceedings of the International Conference on Geotechnical Engineering: Geotechnical Challenges in Megacities. Moscow. 2010. Volume 4, pp. 1555-1560. (In Russian). Zuev S.S., Makovetskii O.A., Khousainov I.I. Application of jet grouting device for underground parts of complexes. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2013. No. 9, pp. 1-4. (In Russian).
4
