CC BY
20
Конструктивные решения по усилению основания 24-х этажного жилого
дома в г. Ростове-на-Дону
М.В. Кузнецов, Е.В. Маринченко, А.В. Чмшкян, Я.Н. Дружинин
ДГТУ, Ростов-на-Дону
Аннотация: В статье приводится техническое решение по увеличению несущей способности и снижению деформативности просадочного основания жилого дома. Описаны конструктивные особенности устройства закрепленного основания и ограждающих рядов из буронабивных свай.
Статья опубликована в рамках реализации программы Международного Форума «Победный май 1945 года».
Ключевые слова: шпунтовый ряд, закрепление основания, армирование, грунт, цементогрунт, цементация, направленные гидроразрывы.
Проектирование оснований и фундаментов высотных зданий является весьма актуальной проблемой в современном строительстве. Это осложняется широким распространением просадочных грунтов в нашем регионе, а также увеличением плотности застройки. Необходимо учитывать специфический и сложный механизм развития деформаций, особенно при большой мощности просадочных грунтов, отсутствие подстилающего слоя достаточной несущей способности, а также нагрузки от сил негативного трения, возникающие при просадке.
В таких условиях применение свайных фундаментов является зачастую дорогостоящим и трудоемким мероприятием. Все это заставляет применять специфические решения при проектировании оснований и фундаментов [1,2].
Одним из таких решений для улучшения условий работы грунтов в основаниях сооружений является использование шпунтовых ограждающих конструкций, в частности из буронабивных свай. Сваи погружают через слои слабых грунтов в относительно прочный грунт. Фундаментная плита устраивается на бетонной подготовке и бетонируется враспор со шпунтовым ограждением. Это улучшает совместную работу системы «основание-фундамент-надземная конструкция» и увеличивает несущую способность
грунта. Шпунты образуют «обойму», которая исключает возможность бокового расширения грунта при деформациях основания, что приводит к уменьшению осадок [3].
Подобное техническое решение было применено НИПП «ИНТРОФЭК» при строительстве многоэтажного жилого дома в г. Ростове-на-Дону [4-6]. Здание представляет собой 24-х этажный 3-х секционный жилой дом со встроенно-пристроенной автостоянкой. Конструктивная система - каркасно-монолитная, состоит из фундамента, опирающихся на него несущих колонн и стен и плит перекрытия и покрытия, объединяющих их в единую пространственную систему. Здание имеет Г-образную форму, с максимальными размерами 70,7*44,3 м.
Геолого-литологический разрез площадки, до глубины 40,0м, по данным бурения скважин, представлен четвертичными делювиальными суглинками и неогеновыми скифскими глинами.
Площадка строительства многоквартирного жилого дома относится к грунтовым условиям 1-го типа по просадочности. Просадка грунта от собственного веса отсутствует или изменяется в пределах 1,26-4,15см.
На участке строительства выделены 4 инженерно-геологических элемента:
Техногенный слой - дорожное покрытие суглинок, песок, строительный мусор;
ИГЭ-1 - Суглинок легкий, пылеватый, полутвердый, просадочный, незасоленный, с ППГ в подошве слоя, ф=16°; С=17кПа; Е=14,7/5 МПа; р=1,81 тс/м3;
ИГЭ-2 - Суглинок желто - бурый полутвердый, тяжелый пылеватый непросадочный с ППГ в подошве слоя, ф=22°; С=19 кПа; Е=-/10,2 МПа; р=1,95 тс/м3;
ИГЭ-3 - Суглинок коричневато-бурый, тяжелый, полутвердый, пылеватый, ф=21°; С=23 кПа; Е=-/15,3 МПа; р=1,98тс/м3;
ИГЭ-4 - Глина серая, твердая, лёгкая пылеватая, ненабухающая, незасоленая с присыпками песка, ф=20°; С=30 кПа; Е=-/21,6 МПа; р=1,98 тс/м3;
Грунты обладают сульфатной агрессией к бетонам на обычном портландцементе.
Проектом предусмотрено устройство плитных фундаментов на основании, укрепленном методом цементации через направленные разрывы в связи со сложными инженерно-геологическими условиями. С целью исключения неравномерных осадок здания до бетонирования плитных фундаментов с дна котлована устраиваются ограждающие ряды из буронабивных свай.
Фундаменты секций жилого дома - монолитные железобетонные плиты толщиной 1400 мм, фундамент пристроенной автостоянки - монолитная плита толщиной 500 мм. Укрепление грунтов основания плитных фундаментов предусмотрено армированием элементами повышенной жесткости из цементогрунта до абс. отм. 54,50 - 60,90. Армирование выполняется через направленные разрывы, устраиваемые при нагнетании цементогрунтовых растворов согласно авт. свид. № 1444473 и патенту на изобретение № 2122068 «Способ подготовки основания».
Толщина закрепленного основания принята 9,5 м под подошвой фундаментов секций жилого дома и 4 м под подошвой фундаментов пристроенной автостоянки. Армоэлементы запроектированы длиной 2 и 2,5 м., с шагом 1,0 м. Прочность на одноосное сжатие 1,15 МПа (20% цемента в растворе) (жилой дом) и 0,8 МПа (10% содержании цемента в растворе) (пристроенная автостоянка). Степень армирования составляет 5,0 % от общего объёма грунта в основании. Работы по цементации предусмотрено
производить через инъекционные трубки, устанавливаемые в плитном фундаменте одновременно с арматурой.
Характеристики армированного основания приняты следующие: Я=34,5-45,75т/м2; Е=38,9-49МПа; Е8£11=29,8-39,75МПа. По результатам расчета осадка составила Б=6,7-7,3см (жилой дом), Б=0,238-0,31см (автостоянка); Б/Ь=0,000012-0,0002, что не превышает предельно допустимых значений, регламентируемых приложением Д к СП 22.13330.2016.
По контуру армированного основания проектом предусмотрены отрезные и разделительные ряды ОР-1, РР-1 из буронабивных свай, выполняемые с дна котлована. Сваи диаметром 300мм и длиной 13м, объединены монолитным ростверком. Шаг свай - 0,5м.
Сваи запроектированы из бетона класса В15 на сульфатостойком цементе с фракцией заполнителя 5-10 мм с осадкой конуса 16-18 см, W6 по водонепроницаемости и Б75 по морозостойкости. Ростверки из бетона класса В15 на сульфатостойком цементе, W4 по водонепроницаемости и Б50 по морозостойкости. Требуемая подвижность бетонной смеси достигается за счет пластифицирующих добавок, вводимых на заводе ЖБК.
Инженерно-геологический разрез представлен на рис. 1.
Приведенные технические решения позволили повысить несущую способность основания, снизить деформативность и уменьшить трудоемкость работ по устройству оснований и фундаментов [7-10].
Рис. 1 - Инженерно-геологический разрез.
Литература
1. Исаев Б.Н., Бадеев С.Ю., Бадеев В.С., Кузнецов М.В. «Способ усиления грунтов и устройство для его осуществления». Патент на изобретение № 2260092. Бюллетень изобретений и открытий, № 25, 2005.
2. Исаев Б.Н., Белоключевский В.В., Бадеев С.Ю. «Способ закрепления лессовых просадочных грунтов и инъектор для его осуществления». Авт. свид. № 1444473. Бюллетень изобретений и открытий, № 46, 1988.
3. Механика грунтов, основания и фундаменты. Под ред. С.Б. Ухова.-2-е изд., перераб. и доп. -- М.: Высш. шк., 2002.-566 с.: ил.
4. Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из цементогрунта. НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова, Москва, 1986. 70 С.
5. Ибрагимов М.Н. Вопросы проектирования и производства уплотнения грунтов инъекцией растворов по гидроразрывной технологии // Основания, фундаменты и механика грунтов. 2015. № 2. С. 22-27.
6. Кузнецов М.В., Бердичевский Д.В. Проектные решения по усилению грунтов основания жилого дома// Инженерный вестник Дона, 2017, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4073.
7. Дежина И.Ю. Выбор метода преобразования лессовых грунтов Ростовской области с учетом различных факторов // Инженерный вестник Дона, 2013, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1945.
8. Абрамова Т.Т., Валиева К.Э. Упрочнение грунтов цементными растворами с использованием методов высоконапорной инъекции // Сергеевские чтения. Инженерная геология и геоэкология. Фундаментальные проблемы и прикладные задачи Юбилейная конференция, посвященная 25-летию образования ИГЭ РАН. 2016. С. 14-18.
9. M.N. Ibragimov, Characteristics of soil grouting by hydro-jet technology, SoilMechanics and Foundation Engineering, vol. 50, no. 5, pp. 200-205, 2013.
10. Kim B.J., Choi H. Estimation on the field application for in-site recycling of the wastes soil from preboring. Advances in materials science and engineering. Inst. 2016. 2048023 p.
References
1. Isaev B.N., Badeev S.Yu., Badeev V.S., Kuznetsov M.V. «Sposob usileniya gruntov i ustroystvo dlya ego osushchestvleniya» [A method of enhancing the soil and device for its implementation]. Patent na izobretenie № 2260092. Byulleten' izobreteniy i otkrytiy, № 25, 2005.
2. Isaev B.N., Beloklyuchevskiy V.V., Badeev S.Yu. «Sposob zakrepleniya lessovykh prosadochnykh gruntov i in"ektor dlya ego osushchestvleniya» [The method of fastening the loess subsidence of soils and the injector for its
implementation]. Avt. svid. № 1444473. Byulleten' izobreteniy i otkrytiy, № 46, 1988.
3. Mekhanika gruntov, osnovaniya i fundamenty [Soil mechanics, bases and foundations]. Pod red. S.B. Ukhova. 2-e izd., pererab. i dop. M.: Vyssh. shk., 2002.-566 s.: il.
4. Rekomendatsii po proektirovaniyu i ustroystvu fundamentov iz tsementogrunta [Recommendations for the design and construction of the foundations of cementsoil]. NII osnovaniy i podzemnykh sooruzheniy im. N.M. Gersevanova, Moskva, 1986. 70p.
5. Ibragimov M.N. Voprosy proektirovaniya i proizvodstva uplotneniya gruntov in"ektsiey rastvorov po gidrorazryvnoy tekhnologii. Osnovaniya, fundamenty i mekhanika gruntov. 2015. № 2. pp. 22-27.
6. Kuznetsov M.V., Berdichevskiy D.V., Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2017, №1. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n1y2017/4073.
7. Dezhina I.Yu. Inzenernyj vestnik Dona (Rus), 2013, №3. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2013/1945.
8. Abramova T.T., Valieva K.E. Uprochnenie gruntov tsementnymi rastvorami s ispol'zovaniem metodov vysokonapornoy in"ektsii. Sergeevskie chteniya. Inzhenernaya geologiya i geoekologiya. Fundamental'nye problemy i prikladnye zadachi Yubileynaya konferentsiya, posvyashchennaya 25-letiyu obrazovaniya IGE RAN. 2016. pp. 14-18.
9. M.N. Ibragimov, Characteristics of soil grouting by hydro-jet technology, SoilMechanics and Foundation Engineering, vol. 50, no. 5, pp. 200-205, 2013.
10. Kim B.J., Choi H. Estimation on the field application for in-site recycling of the wastes soil from preboring. Advances in materials science and engineering. Inst. 2016. 2048023 p.
