CC BY
61
УДК 624.159.1
В. Ф. ГРЕЧКО, О. В. ГРЕЧКО (Запорожское отделение ГП «Государственный НИИ строительных конструкций»)
ОПЫТ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ АВАРИЙНОГО МОСТОВОГО ПЕРЕХОДА
Зведення каскаду пдроелектростанцш в рiчищi р. Дншро супроводжувались створенням штучних водо-сховищ. Змiна гiдрогеологiчних умов спричинила пiдтоплення прилеглих територiй i необхiднiсть забезпе-чення експлуатацшно! придатносп розташованих на них будiвель i споруд. Наведено результати робiт по вiдбудовi автомобiльного шляхопроводу над залiзничним полотном з iнтенсивним рухом по1здв в мiстi Hi-кополь Дншропетровсько! областi, розташованого на березi Каховського водосховища. В надземних конс-трукщях шляхопровода, за бiльш нiж 40 рошв експлуатаци, виникли неприпустимi деформацп, причиною яких е неравномiрнi оадання фундаментiв опор. Hеравномiрнiсть освдань фундаменпв досягла 600 мм. Ось дання фундаментiв виникли в результатi змш фiзико-механiчних характеристик лесових грунтiв внаслвдок пiдняття рiвня шдземних вод.
Возведение каскада гидроэлектростанций в русле р. Днепр сопровождалось созданием искусственных водохранилищ. Изменение гидрогеологических условий привело к подтоплению прилегающих территорий и необходимости обеспечения эксплуатационной пригодности расположенных на них зданий и сооружений. Приводятся результаты работ по восстановлению автомобильного путепровода над железнодорожным полотном с интенсивным движением поездов в городе Никополь, Днепропетровской области, расположенного на берегу Каховского водохранилища. В надземных конструкциях путепровода, за более 40 лет эксплуатации, произошли недопустимые деформации, причиной которых явились неравномерные осадки фундаментов опор. Неравномерность осадок фундаментов достигла 600 мм. Осадки фундаментов произошли из-за изменения физико-механических характеристик лёссовых грунтов основания вследствие поднятия уровня подземных вод.
The creation of the cascade of hydroelectric power stations in Dnepr-river channel was accompanied by creation of artificial water basins. Change of hydro-geological conditions has resulted in flooding of adjoining territories and necessity of maintenance of the operational suitability of buildings and constructions located on them. The results of works on restoration of automobile overbridge above railroad tracks with intensive movement of trains in the city of Nikopol located on the coast of Kakhovskoe water basin are presented. During operation more than 40 years, the inadmissible deformations in the above-ground overbridge constructions, caused by non-uniform settlements of foundations of supports, have taken place. The non-uniformity of foundations settlements has achieved 600 mm. The foundations settlements were due to the changes of physical-and-mechanical characteristics of loessial soil of foundation owing to heaving of the underground water level.
Автодорожный путепровод над ж/д путями у станции Никополь по ул. Электрометаллургов - четырёхпролётный из сборного железобетона. Геометрическая схема сооружения - 14,06 + 2x32,96 + 14,06 (м). Расчётные временные нагрузки - Н-18; НК-80. Построен в 1963 г. по проекту Харьковского отделения «Промстрой-проекта».
В плане путепровод расположен по прямой, в профиле на одностороннем уклоне. Подходы к путепроводу выполнены в насыпях, высотой до 8 метров.
Пролетные строения - балочные разрезные. Средние пролеты перекрыты преднапряжен-ными железобетонными пролетными строениями, крайние - из обычного железобетона. В поперечном сечении пролетные строения состоят из 13 Т-образных балок, объединенных
между собой диафрагмами, причем, в крайних пролетах объединение осуществлено путем сварки закладных деталей, а в средних - путем натяжения пучков поперечной арматуры.
Все опоры путепровода имеют стоечную конструкцию. Каждая из них состоит из двух рядов стоек, объединенных поверху монолитными ригелями. Стойки опор - сборные, трубчатого сечения, заполненные бетоном и песком.
Грунтовые условия площадки на момент проектирования характеризовались наличием лессовых отложений в виде супесей и суглинков мощностью 25...26 м, подстилаемых на глубине 37 м скальными породами, а также отсутствием подземных вод. Фундаменты под опоры путепровода запроектированы и возведены в виде монолитных железобетонных лент шириной 4,2 м и длиной 18 м. Несмотря на ого© Гречко В. Ф., Гречко О. В., 2010
воренные в проекте условия возведения фундаментов на слое уплотненного грунта, применение фундаментов мелкого заложения в данных грунтовых условиях оказалось неоправданным.
Деформации путепровода наблюдались, начиная с 1966 г. В течение десятилетий эксплуатация путепровода требовала ремонтных работ из-за местных утечек воды из трубопроводов и общего повышения уровня подземных вод.
В 2001 г. сотрудниками института выполнено обследование сооружения и классифицировано его техническое состояние как аварийное.
Зафиксированы повороты опор, крены стоек, нарушения узлов сопряжения пролётных конструкций, а также дальнейшее развитие этих процессов во времени. Основной причиной аварийного состояния путепровода явились неравномерные осадки фундаментов опор, проявившиеся в результате неучтённых проектом сложных инженерно-геологических условий площадки. Проверочный расчёт основания показал, что несущая способность грунтов основания меньше расчётных нагрузок, передаваемых фундаментами опор (нарушены требования по предельным состояниям I группы).
Детальное исследование грунтовых условий площадки застройки показало, что в геологическом отношении в разрезе по оси путепровода принимают участие следующие грунтовые напластования:
1. Насыпной слой представлен суглинком желтовато-серым, коричневато-бурым от твердой до текучепластичной консистенции. Слой встречен всеми разведочными скважинами. Мощность слоя 2,8...4,8 м.
2. Почвенный слой представлен суглинком темно-бурым, с примесью растительных остатков, макропористым, просадочным, от твердой до тугопластичной консистенции. Слой распространен повсеместно. Мощность слоя 0,5...0,6 м.
3. Суглинок лессовый палево-серый, макропористый с включением карбонатных «жу-равчиков», от мягкопластичной до текучей консистенции. Слой распространен повсеместно. Мощность слоя 5,0...6,2 м.
4. Лесс палевый, текучей консистенции. Слой встречен всеми скважинами. Мощность слоя 2,0...5,9 м.
5. Суглинок лессовый, палево-бурый, местами коричневато-бурый, с прослоями лесса палевого текучего, включениями карбонатных «журавчиков», от тугопластичного до текуче-
пластичного. Слой распространен повсеместно. Мощность слоя 9,1...12,7 м.
6. Лесс палево-серый, текучий. Слой встречен всеми скважинами. Мощность слоя 6,5...7,9 м.
7. Суглинок палевый, палево-бурый, зеленовато-серый от твердой до полутвердой консистенции. Слой распространен повсеместно. Мощность слоя 6,5...7,9 м.
8. Дресвяно-щебенистый грунт с песчаным заполнителем, в кровле слоя с суглинистым заполнителем, водонасыщенный. Слой встречен всеми разведочными скважинами. Мощность слоя 1,3...2,4 м.
9. Гранит.
Уровень подземных вод обнаружен на глубинах 4,3...4,7 м и практически достиг подошвы фундаментов. Основанием фундаментов опор путепровода на момент обследования являются обводненные лессовые суглинки естественного сложения.
Для предупреждения дальнейших осадок опор путепровода признано целесообразным выполнить усиление фундаментов опор путепровода подведением буроинъекционных свай. Исходя из инженерно-геологических и гидрогеологических условий, опорным слоем под сваи принят слой ИГЭ-9 (гранит) с условием заглубления нижнего конца сваи на 0,5 м.
После проведения полевых статических испытаний опытных свай, выполненных в непосредственной близости от действующего путепровода, произведен выбор оптимальной конструкции буроинъекционной сваи.
Допускаемая нагрузка на отдельную сваю диаметром 250 мм с усиленным армированием (8 х 020 А111 в верхней части до глубины 15,7 м и 4 х 020 А111 до отметки залегания опорного слоя) принята 690 кН.
Для обеспечения производства работ по усилению фундаментов и безопасности движения поездов по железнодорожному полотну вокруг опоры № 2 и частично вокруг опоры № 3 выполнено оконтуривающее шпунтовое ограждение. Шпунтовое ограждение выполнялось при помощи одного ряда буроинъкцион-ных свай 0250 мм с шагом в плане 1,0 м и длиной 7,5 м. Поверху сваи объединялись армированным железобетонным ростверком.
После выемки грунта в пределах шпунтового ограждения выполнялся основной комплекс работ по усилению фундаментов. Для подведения свай под фундаменты через железобетонную плиту устраивались отверстия при помощи специальных коронок. Бурение скважин под
глинистым раствором осуществлялось до скалы с поверхности подмостей, установленных в уровне верха стаканов опор. Общий вид усиливаемого фундамента приведен на рис. 1.
Рис. 1. Общий вид усиливаемого фундамента
После установки арматурного каркаса выполнялось бетонирование ствола сваи.
Арматура свайных каркасов объединялась ростверком между собой и со стаканной частью опор.
В процессе производства работ выполнялся мониторинг деформаций опор путепровода при помощи локальной измерительно-информационной системы.
После окончания строительно-монтажных работ по устранению аварийности автодорожного путепровода над железнодорожными путями с интенсивным движением подвижного состава прошло 8 лет.
За время эксплуатации, в указанный период, конструкции путепровода остаются в технически удовлетворительном состоянии. Осадки опор стабилизированы.
Накопленный опыт позволил продолжить внедрение усиления фундаментов при помощи
подведения буроинъекционных свай на объектах, претерпевающих неравномерные осадки. В 2009 г. начато усиление ленточных железобетонных фундаментов аварийного девятиэтажного жилого дома в городе Николаеве, возведенного на просадочных грунтах без специальной подготовки основания.
ВЫВОДЫ
1. Обследование и анализ причин деформируемых сооружений необходимо выполнять комплексно, включая тщательное исследование основания, геологических и гидрогеологических условий площадки застройки.
2. При эксплуатации деформируемых сооружений рекомендуется выполнять мониторинг при помощи измерительно-информационной системы.
3. Приведенные факторы стабильной эксплуатации путепровода свидетельствуют о правильности выбранного инженерного решения по усилению фундаментов, расположенных на обводненных лессовых грунтах, при помощи подводки буроинъекционных свай-стоек.
4. Положительный опыт позволяет рекомендовать усиление фундаментов при реконструкции, а также деформированных зданий и сооружений буроинъекционными сваями.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. СНиП 2.02.01-83 Основания зданий и сооружений [Текст]. - М.: Стройиздат, 1985. - 41 с.
2. ДБН В.1.1-5-2000 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах [Текст] / Госстрой Украины. - К., 2000. - 86 с.
3. ВБН В .2.1-1-97 Усиление фундаментов зданий и сооружений, возведенных на лёссовых грунтах, буроинъекционными спаями [Текст] / Украинская государственная корпорация по выполнению монтажных и специальных строительных работ. - К., 1997. - 57 с.
Поступила в редколлегию 12.03.2010. Принята к печати 15.03.2010.
