Особенности инженерно-геологических изысканий при реконструкции зданий на слабых грунтах Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ НА СЛАБЫХ

ГРУНТАХ

Кокорев И.В., Букреев Д.С., Ракитина Н.Н., Бахронов Р.Р.

ГАСИС

К реконструкции зданий и сооружений, расположенных в стесненных городских условиях предъявляются особые требования. Появление особых требований часто связано с расположением зданий и сооружений в окружении других существующих сооружений, инженерных коммуникаций (водопровод, канализация, тепловые сети, электрические сети и т.д.), вдоль дорог, в зонах прохождения тоннелей метрополитена.

Основной объем выполняемых работ по изысканиям устанавливается на основе анализа архивных материалов по изысканий, опыта производства работ аналогичных в рассматриваемых условиях, стесненности условий производства работ, предусмотренных возможных изменений в архитектурно-планировочном и конструктивном решениях сооружений и т.д.

При проектировании реконструкции зданий и сооружений необходимо также учесть, что изменение гидрогеологических условий (временное или постоянное) приводит к барражному эффекту и как следствие деформированию и потери эксплуатационной пригодности близрасположенных зданий и в зону понижения уровня подземных вод и в зоне ее повышения, затоплению подвалов, гниению деревянных свай в основании исторических сооружений и т.д. Тщательных образом должны быть произведены работы по установлению радиационной безопасности и наличия радона.

При реконструкции часто производится надстройка и углублению подвалов зданий и сооружений. Поэтому инженерно-геологические изыскания при реконструкции зданий должны обеспечивать комплексное изучение инженерно-геологических условий площадки реконструируемого здания и получение материалов для решения вопроса о необходимости проектирования усиления фундаментов или укрепления основания.

Инженерно-геологические и геоэкологические изыскания должны проводиться в соответствии с требованиями СНиП 11-02, СП 11-102, СП 11-105 (ч.1-Ш), МГСН 2.07 и инструкции по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г.Москве.

В состав инженерно-геологических изысканий входит:

- сбор, изучение и обобщение архивных материалов изысканий Мосгоргеотреста и других организаций на изучаемой площадке;

- исследование геологического строения площадки;

- выявление гидрогеологического режима, химического состава подземных вод и фильтрационных характеристик грунтов;

- исследование закономерностей и факторов развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов в пространстве и во времени;

- полевые исследования физико-механических свойств грунтов;

- лабораторные исследования физико-механических свойств грунтов;

- геофизические исследования;

- обследование грунтов оснований существующих зданий и сооружений;

- составление прогноза изменений на площадке инженерно-геологических условий в связи со строительством и возможных опасных геологических и инженерно-геологи-

ческих процессов, в том числе их интенсивности, частоты проявления и площади поражения;

- оценка геологического риска социальных и экономических потерь, обусловленных развитием карстово-суффозионных, оползневых и других опасных геологических и инженерно-геологических процессов [3];

- камеральная обработка материалов и составление технического отчета (заключения) по результатам изысканий.

Результаты инженерно-геологических изысканий должны быть сопоставлены с данными ранее выполненных изысканий нам этой площадке или близрасположенных территориях. В необходимых случаях, для подтверждения достоверности полученных данных могут быть выполнены дополнительные работы. Должно быть составлено заключение об изменении инженерно-геологических и гидрогеологических условий, вызванных строительством и эксплуатацией реконструируемого здания.

Изучение опыта строительства и реконструкции в г.Москве показывает, что имеются случаи когда в процессе проектирования, особенно на стадии «Рабочая документация» были выполнены дополнительные инженерно-геологические изыскания для установления достоверности ранее выполненных изысканий или получения значений некоторых характеристик, используемых для выполнения компьютерных расчетов. Это привело к дополнительным финансовым расходам и увеличению сроков выполнения проектных работ.

Гидрогеологические исследования следует выполнять с целью изучения режима подземных вод, их химического состава, определения фильтрационных свойств грунтов, определения градиентов и скорости движения подземных вод, получения исходных данных для проектирования дренажных и противофильтрационных систем и водопони-жения, а также гидрогеологического прогнозирования.

Гидрогеологические исследования следует выполнять в соответствии с требованиями СП 11-105 и дополнительными требованиями разделов 4.2-4.8 инструкции по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г.Москве. Гидрогеологическое прогнозирование включает прогноз изменения гидрогеологических условий в период строительства сооружения (оценка водопритоков в котлован, влияние дренажа и др.) и прогноз изменения гидрогеологических условий в период эксплуатации сооружения (оценка возможного барражного эффекта, оценка влияния пристенного и пластового дренажей, оценка возможности подтопления территории и др.). Гидрогеологическое прогнозирование осуществляется на основе геофильтрационных моделей с использованием данных, полученных при анализе и обработке материалов инженерно-геологических изысканий, а также фондовых материалов.

Геофизические исследования предусматриваются для изучения строения толщи грунтов, их состава, состояния и физико-механических характеристик, условий залегания и режима подземных вод, выявления закарстованных и техногенных зон, зон эрозионного размыва, наличия подземных коммуникаций и погребенных объектов, а также для обследования оснований существующих зданий и сооружений.

нженерно-геологические изыскания на площадках, где возможно проявление опасных геологических и инженерно-геологических процессов (оползневых, карстово-суф-фозионных и др.), необходимо проводить в соответствии со СНиП 22-01, СП 11-105 (ч.11) и дополнительными требованиями настоящей инструкции. Оценка этих процессов в показателях геологического риска производится в соответствии с рекомендациями [3].

В процессе инженерно-геологических изысканий на участках проявления опасных геологических и инженерно-геологических процессов необходимо устанавливать площадь их проявления и глубину интенсивного развития, приуроченность к определенным геоморфологическим элементам и литологическим видам грунтов, условия, причины, формы и динамику образования, развития и активизации. Должны быть выполнены специальные исследования грунтов для оценки возможных изменений их свойств вследствие протекания этих процессов.

При надстройке реконструируемых зданий фундаменты усиляются залавливаемыми или буроинъекционными сваями. При применении свай для усиления фундаментов и оснований глубна скважин должна быть не менее чем на 5 м ниже проектируемых концов свай, а при устройстве фундаментной плиты на сваях - не менее чем на ширину плиты ниже концов свай. При проходке выработок должны быть предусмотрены мероприятия по предохранению грунтов основания существующих фундаментов от нарушения их структуры и состояния (разрыхление, замачивание, суффозионный вынос, промерзание и др.). Необходимо также следить, чтобы проходка шурфов не вызывала выпора грунта или дополнительные деформации реконструируемого и близрасположен-ных зданий и сооружений.

На многих строительных площадках наряду с благоприятными для строительства грунтовыми условиями (песчаные отложения средней плотности и плотные, глинистые отложения ледникового комплекса, юрские глины от твердой до тугопластичной консистенции) встречаются неблагоприятные специфические грунты, к которым относятся: техногенные, рыхлые пески, слабые глинистые, органо-минеральные, набухающие и пучинистые. Свойство набухания проявляется в основном в юрских глинах.

Характеристики специфических грунтов должны определяться в результате непосредственных испытаний, при этом необходимо учитывать дополнительные требования к их исследованию:

- строение, состав и свойства техногенных отложений должны, как правило, исследоваться в шурфах и зондированием, а также геофизическими методами;

- для рыхлых песков характеристики должны определяться в полевых условиях: плотность и прочностные характеристики - зондированием, модуль деформации - испытаниями штампом или прессиометром;

- для водонасыщенных глинистых грунтов с показателем текучести более 0,5 и ор-гано-минеральных грунтов необходимо определять коэффициент фильтрационной консолидации (ГОСТ 12248), а для последних - также степень заторфованности и степень разложения растительных остатков;

- для набухающих грунтов, залегающих непосредственно в основании фундаментов или являющихся средой подземных сооружений, необходимо определять характеристики набухания и усадки (ГОСТ 24143);

- для пучинистых грунтов необходимо определять характеристики пучинистости (ГОСТ 25100 и ГОСТ 28622);

- при наличии в основании сооружений водонасыщенных мелких и пылеватых песков и супесей, особенно содержащих органику, необходимо учитывать возможность проявления виброползучести и плывунных свойств. В этих случаях необходимо проведение исследований по специальной методике.

На многих строительных площадках для повышения значений механических характеристик грунтов производится закрепление грунтов основания реконструируемого

здания цементацией. При проектировании химического закрепления грунтов инъекцией химических растворов и цементацией в состав специальных исследований грунтов должны быть включены определения водопроницаемости (коэффициента фильтрации) грунтов, химического состава водных вытяжек и грунтовых вод, содержания карбонатов, гипса и органического вещества.

При изысканиях для реконструкции необходимо учитывать наличие опасных геологических и инженерно-геологических процессов, а также тенденцию к их активизации. Сведения об опасных процессах используют для выявления причин деформаций и повреждений зданий и для разработки мероприятий по их защите при реконструкции.

На основе сопоставления новых материалов изысканий с архивными данными необходимо установить произошедшие за период эксплуатации существующих зданий изменения инженерно-геологических и гидрогеологических условий.

Изыскания должны обеспечить получение всех характеристик грунтов, необходимых для расчета и проектирования оснований и фундаментов реконструируемого объекта, а также проверки, в случае необходимости, деформаций и устойчивости рядом расположенных зданий и сооружений, попадающих в зону влияния этого объекта. Кроме того, должны быть определены характеристики грунтов, необходимые для проектирования ограждающей конструкции котлована, противофильтрационной завесы, разделительной стенки в виде траншейной «стены в грунте», шпунтового ряда или ограждения из свай различного вида и способа погружения и изготовления, дренажных или во-допонизительных систем.

Согласно нормам для проведения математического моделирования изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива, вызванного новым строительством, целесообразно определение характеристик грунтов в приборах трехосного сжатия.

Качество проектирования реконструкции зданий и сооружений и осуществления работ согласно этим проектам зависит в основном от достоверности данных технического обследования реконструируемых этих зданий и сооружений и инженерно-геологических, инженерно-экологических изысканий. Эти работы должны выполняться в строгом соответствии с действующими нормами РФ.

Литература.

1. Абелев М.Ю. Строительство промышленных и гражданских сооружений на слабых водо-насыщенных грунтах. М.: Стройиздат, 1983, -248 с.

2. Инструкция по инженерно-геологическим и геоэкологическим изысканиям в г.Москве. Утверждена и введена в действие указанием Москомархитектуры от 11.03.04 N 5.

3. Рекомендации по оценке геологического риска на территории г.Москвы / Под ред. А.Л.Рагозина / Москомархитектура, ГУ ГОЧС г.Москвы. М.: ГУП «НИАЦ», 2002.

Рецензент: Зав. каф. ИНТ ГОУ ДПО ГАСИС Лауреат Государственной премии СССР, Заслуженный строитель России, профессор, д.т.н. Абелев М.Ю.