CC BY
7BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND STRUCTURES Строительные конструкции, здания и сооружения
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ УДК: 711.4-168
DOI: 10.24412/2409-4358-2023-2-71-75
Некоторые организационно-технические решения по устройству фундаментов при застройке техногенных территорий
Е.А. Егоров1
1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет «НИУ МГСУ»: 129337, Центральный федеральный округ, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26; tous2004@mail.ru;
АННОТАЦИЯ
Расширение городского пространства выполняется за счёт строительства современных многоэтажных зданий, расположенных, в основном, на свободных участках по периметру существующей городской территории. Часто бывает, что такие участки ранее подвергались и подвергаются различным техногенным воздействиям. При этом техногенные воздействия могут оказывать влияние на инженерно-геологические условия, ухудшая естественные физико-механические свойства оснований. Примером может служить устройство различных видов свалок, перемещение почвенно-растительного слоя, искусственное изменение гидрогеологических условий. Устройство фундаментов на таких грунтах является более сложным, чем в обычных условиях. Несущая способность оснований снижена, геологические напластования неоднородны. Проектирование фундаментов требует выполнение расчётов, с учётом вышеназванных факторов. Последующая реализация проекта требует более высоких финансовых и временных затрат на подготовку оснований и устройство фундаментов, по сравнению со строительством аналогичных зданий в условиях не подверженных ранее техногенному влиянию. В статье приведены примеры по устройству фундаментов на искусственном основании, при строительстве современных многоэтажных жилых зданий на территории бывших полей аэрации в г. Люберцы. Даны и проанализированы результаты выполнения работ. Результаты исследования могут быть полезны при проектировании и последующим строительстве современных зданий в аналогичных условиях.
Ключевые слова: фундамент, грунт, основание, осадка, мониторинг, строительство. ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Е.А. Егоров. Некоторые организационно-технологические решения по усилению фундаментов при реконструкции и надстройке зданий // Новые технологии в строительстве. 2023. Т. 9, Вып. 2, С. 71-75, 00!: 10.24412/2409-4358-2023-2-71-75
ANNOTATION
« S
ORIGINAL ARTICLE
о
SOME ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE CONSTRUCTION OF FOUNDATIONS IN THE CONSTRUCTION OF MAN-MADE TERRITORIES
E.A. Egorov1
1 National Research Moscow State University of Civil Engineering «NRU MGSU»: 129337, Central Federal District, Moscow, Highway Yaroslavskoe, 26; tous2004@mail.ru;«
CO
m го
о
S
О —I
с
дз m со
The expansion of urban space is carried out through the construction of modern multi-storey buildings located mainly on vacant lots along the perimeter of the existing urban area. It often happens that such sites have previously been and are subject to various man-made impacts. At the same time, man-made impacts can have an impact on engineering and geological conditions, worsening the natural physical and mechanical properties of the bases. An example is the arrangement of various types of landfills, the movement of the soil and vegetation layer, the artificial change of hydrogeological conditions. The construction of foundations on such soils is more complex than under normal conditions. The bearing capacity of the bases is reduced, geological strata are heterogeneous. The design of foundations requires calculations, taking into account the above-mentioned factors. The subsequent implementation of the project requires higher financial and time costs for the preparation of foundations and the installation of foundations, compared with the construction of similar buildings in conditions not previously affected by man-made influence. The article provides examples on the construction of foundations on an artificial foundation, during the construction of modern multistorey residential buildings on the territory of the former aeration fields in Lyubertsy. The results of the work are given and analyzed. The results of the study can be useful in the design and subsequent construction of modern buildings in similar conditions.
Keywords: foundation, soil, foundation, sediment, monitoring, construction.
For citation: E.A. Egorov. SOME ORGANIZATIONAL AND TECHNICAL SOLUTIONS FOR THE CONSTRUCTION OF FOUNDATIONS IN THE CONSTRUCTION OF MAN-MADE TERRITORIES // New Technologies in Construction. 2023. Vol. 9, Issu 2, Pp. 71-75, DOI: 10.24412/2409-4358-2023-2-71-75
о
CO A z о
F
О
о z со
© Е.А. Егоров, 2023
2 <
С1
х
>
©
<
ш
о
X
о о
£
>
&
о о
о
<
С1
т
1С >
о
о
ВВЕДЕНИЕ
В условиях постоянно растущей площади столичного мегаполиса, самой Москвы и её пригородов, под застройку идут различные территории, в том числе ранее подвергшиеся значительному техногенному воздействию. Строительство на таких участках обусловлено не только экономической составляющей [1] - получением прибыли, хотя эта составляющая играет значительную роль, но и необходимостью увязать существующую городскую инфраструктуру с инфраструктурой новых застраиваемых территорий [2]. Городская среда расширяется по периметру, и ассимилирует в себе всё, что расположено вокруг [3]. В середине 2000-х годов в генплан развития г.Москвы и пригородов вошли значительные участки бывших полей аэрации в окрестностях г.Люберцы. Поля были сооружены в 1907—1912 годах в рамках проекта второй очереди Московской канализации. Сточные воды подавались на поля с Главной насосной станции через Загородный Люберецкий канал. После постройки в 1960-х годах современных очистных сооружений Люберецкой станции аэрации использование полей постепенно прекратилось. Район начал застраиваться в 2007 году, параллельно с проведением работ по восстановлению территорий на месте бывших полей аэрации. Автором статьи был разработан проект инженерной подготовки территории кварталов 7, 7а, 8 и 8а, который был успешно реализован в 2007 году. Также в 2007 году началось строительство 4 миллионов квадратных метров жилья на территории около 500 гектар.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Инженерно-геологические изыскания участка строительства показали, что практически вся территория не подходят для устройства фундаментов на естественном основании. Слишком слабые, по несущей способности, оказались грунты, подвергавшиеся длительному техногенному воздействию.
Для уменьшения сроков проектирования и последующего строительства были приняты несколько вариантов свайных фундаментов, с применением в основном 12-ти метровых забивных свай, а на некоторых корпусах 15-ти метровых бу-роинъекционных. При этом практически под всеми корпусами предполагалось устройство плитных ростверков. Основные инвесторы проекта застройки сначала согласились с предложением унифицировать типы фундаментов, но при расчётах стоимости, оказалось, что это приводить к значительному удорожанию строительства. Было принято решение, под каждый корпус проектировать свой фундамент.
Принимая во внимание низкую несущую способность грунта, всем заинтересованным структурам и так было понятно, что на естественном основании возвести фундаменты, не получится. Однако было решено рассмотреть альтернативные варианты.
В случаях, когда возведение фундамента на естественном основании невозможно могут рассматриваться следующие решения: 1. Усиление основания различными способами (цементация, силикатизация, армирование грунта), 2. Устройство свайного фундамента, 3. Замена слабого слоя грунта на искусственное основание с послойным уплотнением. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки и может быть реализован при тех или иных обстоятельствах. При аналогичных значениях увеличения несущей способности основания на первое место выходит экономическая эффективность и временная составляющая [4-5].
Проанализировав результаты инженерно-геологических изысканий, автор статьи, совместно с коллегами обнаружил, что толщина верхнего слабого слоя грунта, непосредственно являющимся основанием фундамента имеет переменную толщину и примерно на 1/3 площади микрорайонов 8 и 8А его толщина относительно небольшая -от 1,2 до 1,8 метра (от низа подошвы фундамента). Но его модуль деформации был всего 5,5 мПа и расчёты показывали, что осадка фундамента на естественном основании превысит предельно допустимые значения. Однако, при замене слабого грунта на песчано-гравийную смесь с послойным уплотнением, результаты расчётов изменились в лучшую сторону и необходимость в устройстве свай отпала. Проведя анализ экономической составляющей, включающий затраты на устройство свайного фундамента и затраты на замену грунта, оказалось что устройство искусственного основания в виде подушки из песчано-гравийной смеси с послойным уплотнением, является значительно менее затратным способом по сравнению с устройством свайного фундамента [6-7].
На основании проведённого анализа было принято решение выполнить устройство искусственного основания под 8 из 26 корпусов микрорайонов 8 и 8А. Под остальные корпуса принято решение выполнить свайный фундамент, в связи с тем, что толщина слоя слабого грунта более 2-х метров и замена грунта в данном случае экономически нецелесообразна [8].
Устройство искусственного основания выполнялось следующими этапами: 1.) экскавация слабого слоя грунта до нижележащего более прочного инженерно-геологического слоя; 2.) Отсыпка песчано-гравийной смеси слоями, толщиной 30 см с послойным уплотнением катками до коэффици-
ента уплотнения Кcom = 0,95; 3.) Отсыпка и уплотнение финального слоя смеси на проектных отметках низа подошвы фундаментов.
После окончательного устройства искусственного основания выполнялось устройство фундаментов и последующее строительство корпусов. В процессе устройства конструкций нулевого цикла, на них производилась установка деформационных марок для последующего проведения геотехнического мониторинга строящихся корпусов. Геотехнический мониторинг выполнялся в течение всего периода строительства и 1 календарный год после ввода корпусов в эксплуатацию. Результаты геотех-
нического мониторинга показали, что осадка всех 8-ми корпусов построенных на искусственном основании не превысила расчётных и предельно-допустимых значений и стабилизировалась после на-гружения корпусов проектной нагрузкой, т.е после их ввода в эксплуатацию и заселения жителями.
В таблице 1 приведено краткое сравнение стоимости устройства фундаментов для 3-х корпусов микрорайона 8а, с учётов различных вариантов. Следует отметить, что стоимость складывалась с учётом различным факторов и для варианта с искусственным основанием в основном зависела от объёма грунта, подлежащего замене.
Адрес объекта Способы устройства фундаментов и стоимость (в ценах 2007г.)
1. Свайный фундамент с плитным ростверком 2. Усиление грунтов основания направленным гидроразрывом с последующей цементацией 3.Устройство плитного фундамента на искусственном основании
Г.Люберцы мкр. 8а корпус 5 16 млн. рублей 12,5 млн. рублей 9,6 млн. рублей
Г.Люберцы мкр. 8а корпус 6 21 млн. рублей 17,5 млн. рублей 15,1 млн. рублей
Г.Люберцы мкр. 8а корпус 7 19,5 млн.рублей 18,2 млн. рублей 14,1 млн. рублей
(D S —I 33
с
о
—I
с
33
m , го
(D СО
О S —I 33
с
о
—I
с
33
m .
G
33
О С Z о со A Z о
F
о
о >
о
Z со
Таблица 1 - Способы устройства фундаментов и стоимость
Таким образом, с экономической точки зрения не было сомнений в эффективности выбора способа устройства фундаментов на искусственном основании [9]. Были некоторые сомнения с технологической точки зрения, так как достаточно сложно на значительных по площади участках строящихся корпусов проконтролировать послойное уплотнение песчано-гравийной смеси катками до коэффициента уплотнения Ксот = 0,95. Но, тем не менее, поставленные задачи были выполнены и жилые корпуса успешно построены.
Общая экономия по возведению 8-ми корпусов составила более 40 миллионов рублей. Кроме этого, устройство фундаментов этих корпусов выполнялось намного легче технологически [10]. Отпала необходимость в забивке свай, выполнения их испытаний статической и динамической нагрузкой, сроки устройства фундаментов были сокращены.
В настоящее время построенные здания отвечают всем критериям устойчивости и эксплуатационной надёжности. Принимая во внимание,
что здания строились на участке, длительное время подвергавшемуся техногенным воздействиям, геотехнический мониторинг за построенными корпусами продолжался в течении 5-ти лет после вода в эксплуатацию, с периодичностью раз в полгода. Это было обусловлено опасениями, что осадка, хоть и небольшая, продолжится во времени. Однако, осадки на всех корпусах стабилизировались в первый год после их ввода в эксплуатацию и в дальнейшем не возобновились.
ВЫВОД.
Вопрос о способах устройства фундаментов в каждом случае решается индивидуально. Решение зависит от инженерно-геологических условий, нагрузок, результатов расчётов и экономической эффективности выбранного способа. Рассматривая различные варианты, можно прийти к более экономичному и более технологически удобному способу. Статья основана на выполнении реальных проектных и строительных работ.
ЛИТЕРАТУРА
s <
d
х
>
В
<
со о
X
о о
se >
&
о о
о
<
d
m
1С >
о
1С
о
1. Свиридов И.А., Сборщиков С.Б. О некоторых особенностях современной организации реновации российских городов // Нормирование и оплата труда в строительстве. 2019. № 4. С. 40-44.
2. Москаленко А.И. Многоквартирные жилые дома конца 19-начала 20 веков // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 (часть 1). URL: ¡vdon.ru/ru/magazine/archive/ n4p1y2012/1102.
3. Горгорова Ю.В. Проектирование гостиниц для природно-климатических условий гор и предгорий Юга России // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ¡vdon.ru/ru/magazine/ archive/n4y2013/2087/.
4. Silka D.N., Sborchtchikov S.B., Lukmanova I.G. Approches de la certification professionnelle des ingénieurs des organisations // Приднепровский научный вестник. 2019. Т. 11. № 1. С. 8-11.
5. Сборщиков С.Б. Сущность и состояние развития деве-лопмента в России // Нормирование и оплата труда в строительстве. 2017. № 7. С. 47-64.
6. Савенок А.Ф., Е.И. Савенок. Основы экологии и рационального природопользования. Минск , 2004. С. 432.
7. Бродач М.М. Теплоэнергетическая оптимизация ориентации и размеров здания // Научные труды НИИ строительной физики. М., 1987. С. 97-101
8. Губернский Ю.Д., Лицкевич В.К. Жилище для человека. М., 1991. С. 35-43.
9. Gihan L. K. Garas, Hala G. El Kady, Ayman H. El Alfy. Developing a new combined structural roofing system of domes and vaults supported by cementitious straw bricks // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2010, №4 URL: arpnjournals.com/ jeas/research_papers/rp_2010/jeas_0410_324.pdf.
10. Mohammadjavad Mahdavinejad, Negar Badri, Maryam Fakhari, Mahya Haqshenas. The Role of Domed Shape Roofs in Energy Loss at Night in Hot and Dry Climate (Case Study: Isfahan Historical Mosques Domes in Iran) // American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2013, №6 URL: pubs.sciepub.com/ ajcea/1/6/1/.
11. Sborshchikov S., Maslova L., Lazareva N., Shinkareva G. Choice of the rational option of the organizational and technological decision, taking into account the exposure of random factors // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. XXVIII R-P-S Seminar 2019. 2019. С. 012113.
12. Сборщиков С.Б., Гребенькова Ю.А. Организационно-технологические особенности устройства вертикальных выработок мелкого заложения при реконструкции объектов подземного строительства // Научное обозрение. 2017. № 4. С. 24-29.
13. Сборщиков С.Б., Журавлев П.А. Организационные схемы реинжиниринга территорий и застройки // Биосферная совместимость: человек, регион, технологии. 2022. № 3 (39). С. 21-30.
14. Стрельникова О.А. Особенности строительства в зонах опасных природных явлений // В сборнике: Дни студенческой науки. Сборник докладов научно-технической конференции по итогам научно-исследовательских работ студентов филиала НИУ МГСУ в г. Мытищи. Москв, 2020. С. 53-55.
15. Sborshchikov S., Lazareva N. Resource provision of the capital construction facility reengineering // В сборнике: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 23, Construction - The Formation of Living Environment. Сер. «XXIII International Scientific Conference on Advance in Civil Engineering: «Construction - The Formation of Living Environment», FORM 2020 -Management in Construction» 2020. С. 062008.
REFERENCES
1. Sviridov I.A., Sborshchikov S.B. On some features of the modern organization of renovation of Russian cities // Rationing and remuneration of labor in construction. 2019. No. 4. pp. 40-44.
2. Moskalenko A.I. Apartment houses of the late 19th-ear-ly 20th centuries // Engineering Bulletin of the Don, 2012, No. 4 (Part 1). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4p1y2012/1102
3. Gorgorova Yu.V. Designing hotels for the natural and climatic conditions of the mountains and foothills of Southern Russia // Engineering Bulletin of the Don, 2013, No. 4 URL: ivdon.ru/ru/ magazine/archive/n4y2013/2087 /.
4. Silka D.N., Sborchtchikov S.B., Lukmanova I.G. Approches de la certification professionnelle des ingénieurs des organizations // Pridneprovsky scientific Bulletin. 2019. Vol. 11. No. 1. pp. 8-11.
5. Sborshchikov S.B. The essence and state of development development in Russia // Rationing and remuneration of labor in construction. 2017. No. 7. pp. 47-64.
6. Savenok A.F., E.I. Savenok. Fundamentals of ecology and rational nature management. Minsk, 2004. p. 432.
7. Brodach M.M. Thermal energy optimization of orientation and dimensions of the building // Scientific works of the Research Institute of Construction Physics. M., 1987. pp. 97-101
8. Gubernsky Yu.D., Litskevich V.K. Housing for a person. M., 1991. pp. 35-43.
9. Gihan L. K. Garas, Hala G. El Kady, Ayman H. El Alfy. Developing a new combined structural roofing system of domes and vaults supported by cementitious straw bricks // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2010, №4 URL: arpnjournals.com/ jeas/research_papers/rp_2010/jeas_0410_324.pdf.
10. Mohammadjavad Mahdavinejad, Negar Badri, Maryam Fakhari, Mahya Haqshenas. The Role of Domed Shape Roofs in Energy Loss at Night in Hot and Dry Climate (Case Study: Isfahan Historical Mosques Domes in Iran) // American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2013, №6 URL: pubs.sciepub.com/ ajcea/1/6/1/.
11. Sborshchikov S., Maslova L., Lazareva N., Shinkareva G. Choice of the rational option of the organizational and technological decision, taking into account the exposure of random factors // In the collection: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. XXVIII R-P-S Seminar 2019. 2019. P. 012113.
12. Sborshchikov S.B., Grebenkova Yu.A. Organizational and technological features of the device of vertical workings of shallow laying during the reconstruction of underground construction facilities // Scientific Review. 2017. No. 4. pp. 24-29.
13. Sborshchikov S.B., Zhuravlev P.A. Organizational schemes of reengineering of territories and development // Biosphere compatibility: man, region, technologies. 2022. No. 3 (39). pp. 21-30.
14. Strelnikova O.A. Features of construction in areas of natural hazards // In the collection: Days of Student Science. Collection of reports of the scientific and technical conference on the results of research works of students of the branch of the NRU MGSU in Mytishchi. Moscow, 2020. pp. 53-55.
15. Sborshchikov S., Lazareva N. Resource provision of the capital construction facility reengineering // In the collection: IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 23, Construction - The Formation of Living Environment. Ser. «XXIII International Scientific Conference on Advance in Civil Engineering: «Construction - The Formation of Living Environment», FORM 2020 -Management in Construction» 2020. p. 062008.
■
!D S —I 33
с
о
ОБ АВТОРАХ
Егоров Евгений Александрович - аспирант Корпоративной кафедры строительство объектов атомной отрасли, старший преподаватель кафедры архитектурно-строительного проектирования. Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет «НИУ МГСУ»: 129337, Центральный федеральный округ, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26
BIONOTES
Egorov Evgeny Aleksandrovich - Postgraduate student of the Corporate Department of Construction of Nuclear Industry Facilities, Senior Lecturer of the Department of Architectural and Construction Design. National Research Moscow State University of Civil Engineering «NRU MGSU»: 129337, Central Federal District, Moscow, Highway Yaroslavskoe, 26
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов. The author declare no conflicts of interests.
Поступила в редакцию 21.04.2023. Одобрено после рецензирования 15.05.2023. Одобрена к публикации 16.06.2023. The article was submitted 21.04.2023. Approved after peer review 15.05.2023. Approved for publication 16.06.2023.
33
m го
!D со
о
S —I зз с
о
—I
с
33
m .
G
33
О С
z о со A z о
F
о
о >
о
Z со
