CC BY
20Подземное строительство
------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Научно-технический и производственный журнал
УДК 728
Р.А. МАНГУШЕВ, д-р техн. наук, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет
Геотехническое сопровождение строительства жилого здания с примыканием к соседним в центре Санкт-Петербурга
Приведены результаты многомесячных наблюдений за возведением многоэтажного дома в центральной части Санкт-Петербурга и влияние его строительства на примыкающие здания старой застройки. Выявлены и проанализированы нарушения технологического режима при проведении работ. Описаны конструктивные мероприятия по усилению оснований фундаментов примыкающих зданий и представлены выводы по результатам геомониторинга.
Ключевые слова: мониторинг, обследование, научно-техническое сопровождение, технологический режим строительства, осадка зданий, статическое зондирование, усиление основания.
Общая характеристика объекта. Многоквартирный жилой 8-этажный дом с подвалом запроектирован в центральной части Петроградского района. Здание в плане имеет Г-образную форму и примыкает к глухим фасадам жилых 4 и 6-этажных домов старой застройки (рис. 1).
Конструктивная схема нового здания - железобетонный безригельный каркас, колонны которого объединены дисками монолитных перекрытий, продольных и поперечных внутренних стен. Стены самонесущие из кирпича и пенобетона.
Инженерно-геологические условия площадки до глубины 25-30 м были изучены по данным 6 разведочных скважин, по 6 точкам статического и 4 точкам динамического зондирования. Последние выполнены вблизи фундаментов домов, к которым осуществлялось примыкание. Достаточно полная изученность площадки позволила выделить в разрезе 10 инженерно-геологических элементов (табл.1 ).
Как видно из табл. 1, в геологическом строении территории принимают участие техногенные отложения, осадки морского и озерного происхождения, отложения Балтийского ледникового озера, ледниковые отложения лужской и московской морены. Общая толща слабых надморенных грунтов на территории строительной площадки 12-14 м.
Грунтовые воды отмечены на глубине 1,8-1,9 м от поверхности основания.
Обследование примыкающих зданий старой застройки, проведенное до начала проектирования, позволило выявить, что бутовые фундаменты существующих домов выполнены на естественном основании и имеют ширину подошвы Ь =1 м у 4-этажного здания и Ь =1,2 м у 6-этажного с соответствующими глубинами заложения подошвы d = 2,3 и 2,5 м. Лежней и свай под фундаментами не обнаружено.
Состояние продольных кирпичных стен зданий, толщина которых составляет от 650 до 800 мм, в целом удовлетворительное, но наблюдались осадочные трещины с шириной раскрытия до 15 мм на торцевых стенах. На всех основных трещинах на стенах зданий старой застройки в зоне примыкания к новому строительству были установлены гипсовые маяки.
Несущим слоем под фундаментами зданий старой застройки служат водонасыщенные литориновые пылеватые пески, подстилаемые мелкими и средней крупности песками средней плотности. Суммарная мощность песков под подошвами фундаментов составляет от 3,1 до 3,3 м, что почти в три раза превышает ширину фундаментов.
Таблица 1
№ Индекс Наименование грунтов Y, кН/м3 W e IL ф, град с, кПа Е, кПа
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 tg IV Насыпные грунты
2 ml IV Пески пылеватые 19,5 > 0,8 0,75 25 1 10000
3 ml IV Пески мелкие 19,5 > 0,8 0,75 28 0 17000
4 ml IV Пески средн. крупности 19,8 > 0,8 0,7 33 1 25000
5 lg III b Суглинки пылеватые ленточные 18,3 0,39 1,09 1,02 8 6 5500
6 lg III b Суглинки пылеватые слоистые мягкопластичные 18,9 0,33 0,93 0,92 11 7 7000
7 g III lz Суглинки пылеватые с гравием мягкопластичные 21,3 0,18 0,485 0,62 20 10 9000
8 g III lz Супеси пылеватые с гравием 21,6 0,17 0,455 0,18 27 24 14000
9 lg II ms Суглинки легкие пылеватые 19,7 0,26 0,73 0,42 19 15 9000
10 g II ms Супеси пылеватые с гравием 22,7 0,1 0,309 -1 24 32 38000
Научно-технический и производственный журнал
Подземное строительство
Рис. 1. Схема расположения строящегося здания, шпунтового ограждения и осадочных марок
Данные пески и подстилающие их пылеватые ленточные и слоистые мягкопластичные суглинки обладают ярко выраженными тиксотропными свойствами и способны резко снижать деформационные и прочностные характеристики при нарушении их естественной структуры, в частности при динамических воздействиях.
Конструктивные и технологические решения. Инженерно-геологические и конструктивные условия строительной площадки продиктовали выбор варианта фундамента и технологии его выполнения. Варианты ленточного фундамента на естественном основании и сплошной железобетонной плиты не могли быть реализованы из-за больших возможных осадок здания (порядка 20 см) и значительных дополнительных осадок примыкающих фундаментов стен существующих зданий (более 4 см ). Такая дополнительная и неравномерная осадка, превышающая допустимую для зданий III категории технического состояния конструкций, могла бы привести к аварийным последствиям.
В качестве основного принят вариант свайного фундамента из 212 свай длиной 14 м с размером грани 35X35 см, погружаемых вдавливанием в лидерную скважину диаметром 250 см. В зоне примыкания к существующим зданиям предусмотрены буронабивные сваи длиной 17 м и диаметром 350 мм.
Для защиты фундаментов существующих домов от повреждений в период производства земляных работ и ограждения котлована, до выполнения работ по погружению свай, было предусмотрено конструктивное замкнутое шпунтовое ограждение из металлического шпунта типа «Ларсен IV» длиной 9 м.
Шпунт предполагалось погружать вдавливанием в предварительно выполненную маячную траншею глубиной 0,5-1 м. При этом, проектировался неизвлекаемый впоследствии шпунт в местах примыкания к существующим зданиям. На рис. 1 представлена схема размещения шпунтового ограждения и основных типов свай.
Нарушение технологического режима при проведении работ. Грубые строительные ошибки были допущены еще до начала основных строительных работ и регулярного геотехнического мониторинга.
Так, для оценки несущей способности свай методом динамического испытания была произведена забивка
Рис. 2. Устройство буронабивных свай на участке примыкания к существующим зданиям старой постройки
10 пробных железобетонных свай гидравлическим молотом с массой ударной части 40 кН в предварительно пробуренные лидерные скважины диаметром 300 мм на глубину 15 м.
При этом, две сваи забивались на расстоянии 5-7 м от торцевой стены 6-этажного здания в тех местах, где при обследовании на глубинах от 1 до 1,5 м были обнаружены фрагменты старых фундаментов снесенной пристройки. Число ударов на залог для одной из свай достигало 165, а общее число ударов достигло 907.
Жесткое вибродинамическое воздействие от забивки пробных свай, очевидно, отразилось на грунтах основания примыкающих зданий, о чем свидетельствовало нарушение трех ранее установленных маяков.
Погружение шпунта вместо вдавливания осуществлялось вибропогружением, причем в районе старых фундаментов снесенной пристройки погружение производилось с высокой интенсивностью работы вибратора, что, в свою очередь, вызвало развитие осадки фундаментов 6-этажного здания, разрушение углового маяка и образование трещин на ряде соседних маяков.
Очевидно, вибродинамические воздействия, продолжавшиеся в течение полутора месяцев на грунты основания, явились причиной тиксотропного разупрочнения мелких и пылеватых водонасыщенных песков и подстилающих их ленточных пылеватых суглинков и снижению их прочностных и деформационных свойств. Это, в свою очередь, повлекло за собой начало развития дополнительных осадок части фундаментов 6-этажного здания в зоне примыкания.
Дальнейшие работы по устройству свай в зоне, огражденной шпунтом, выполнялись только методом вдавливания в предварительно пробуренные скважины. Это позволило минимизировать влияние устройства свай на примыкающий 4-этажный корпус. Дополнительные осадки этого здания были близки к нулю, а маяки не получили повреждений.
Примерно в то же время производилось устройство 15 буронабивных свай на участке примыкания к существующим зданиям старой постройки (рис. 2).
Бурение скважин производилось под глинистым раствором с проходкой мерзлых насыпных грунтов и фрагментов старых фундаментов с использованием колонкового снаряда диаметром 500 мм. Ввиду затекания скважин во-донасыщенным пылеватым и мелкозернистым песком, рас-
92011
11
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 3. Эпюры зон разуплотнения грунтов под фундаментами дома № 7по Пушкарскому переулку
структуренным вибродинамическими воздействиями, конструкция свай была изменена: стержневая арматура, предусмотренная проектом, заменена оставляемой в скважине обсадной металлической трубой.
В процессе устройства свай отмечено интенсивное развитие осадок торцевой и примыкающей к ней продольной фасадной стены шестиэтажного дома. Менее чем за два месяца осадка ближайшей марки увеличилась более чем на 10 мм, а перекос стены здания достиг 0,00076, что приблизилось к предельнодопустимым значениям дополнительных осадок по ТСН 50-302-2004 «Проектирование зданий и сооружений в Санкт-Петербурге». Развились трещины по шести ближайшим к месту примыкания маякам.
Очевидно, развитие деформаций основания и несущих конструкций торцевой стены 6-этажного здания вызваны разуплотнением и разупрочнением водонасыщенных ли-ториновых песков вследствие вибродинамических воздействий от забивки пробных свай и погружения шпунта. Не исключено также, что имело место затекание грунта в обсадные трубы при устройстве буронабивных свай.
г £
Рис. 5. График развития деформаций осадочных марок. Цифрами на графике указаны номера марок. Схема расположения марок приведена на рис. 1
Рис. 4. Общий вид инъекционных трубок у закрепляемых фундаментов стен старого здания
Меры по усилению основания 6-этажного здания.
В дальнейшем зоны разуплотнения основания под подошвой фундамента 6-этажного здания зафиксированы методом динамического зондирования и представлены на рис. 3.
Под подошвой существующего здания они отмечены на глубинах от 2,8 до 4,8 м как на границе примыкания, так и на расстоянии свыше 12 м от угла здания.
Для предотвращения дальнейшего развития осадок и трещин в стенах этого здания было рекомендовано до начала отрывки котлована и устройства ростверка в месте примыкания произвести закрепление разуплотненных песков методом инъекции на глубину 2,5-3 м.
Бурение 38 наклонных и вертикальных скважин и инъекция в них цементного раствора с добавками жидкого стекла и пластификатора через паркер-инъектор производились от угла существующего здания и далее вдоль стен на расстояние до 12 м. Общее количество закачанного раствора составило 18,5 м3.
Проведенное закрепление позволило значительно уменьшить скорость развития дополнительных осадок 6-этажного корпуса и обеспечить его сохранность во время производства строительных работ примыкающего здания (рис. 5). Выводы по результатам геомониторинга:
- для данной площадки строительства при наличии в основании существующих зданий структурно-неустойчивых водонасыщенных литориновых песков следовало бы полностью исключить динамическое воздействие от погружения в грунт свай и металлического шпунта;
- до начала работ по устройству фундаментов возводимого здания следовало бы превентивно усилить фундаменты и несущий слой грунта существующих зданий в местах примыкания;
- при возведении зданий в стесненных условиях и при наличии в их основаниях слабых грунтов геотехническое сопровождение хода строительства и окружающей застройки необходимо начинать на завершающей стадии рабочего проектирования и до начала строительных работ.
