CC BY
41
ОСОБЕННОСТИ РАЗМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ НЕДВИЖИМОСТИ НА ПЛОЩАДКАХ ЗАНЯТЫХ ТЕХНОГЕННЫМИ ГРУНТАМИ ПОСЛЕ СНОСА СТАРЫХ ЗДАНИЙ
PECULIARITIES OF PLACING REAL ESTATE OBJECTS ON PLACES OCUPITED TECHNOGENIC GROUND AFTER DEMOLITION OLD BUILDINGS
E.B. Щербина, И.В. Аверин, Е.И. Васильчик E.V. Scherbina, I.V. Averin, E.I. Vasilchik
ГОУ ВПО МГСУ
В статье рассмотрены проблемы, возникающие в результате изменения физико-механических, деформационных и прочностных свойств грунтов, насыщенных нефтью и нефтепродуктами.
This article reviews problems as a result of physico-mechanical, deformation and strength properties soil changes, sated by oil and oil products.
Новые генеральные планы развития городов, в том числе и Москвы, предусматривают вынос промышленных сооружений за черту города, кроме того, в планах предусмотрен снос ветхих, аварийных и морально устаревших зданий.
На освободившихся площадках производится новое строительство, как правило, более высокой этажности и часто других габаритов, чем снесенные здания.
Опыт проектирования различных сооружений показывает, что при проведении исследований для обоснованного проектирования вновь строящихся зданий и сооружений часто возникают сложные проблемы.
Так, например, после сноса АЗС в Москве, Даниловская площадь, оказалось, что в результате утечек из резервуаров АЗС, грунты в основании оказались пропитанными бензином и соляровым маслом на глубину более 20 м. Исследования свойств этих грунтов показали, что при насыщении нефтепродуктами существенно изменились характеристики сжимаемости и прочности грунтов основания сооружений. Поэтому пришлось разработать специальную методику исследования грунтов, которые в лабораторных условиях предварительно пропитывались нефтепродуктами и определялись изменения их прочностных характеристик.
Еще более сложная проблема возникла в г. Курске, где в результате утечек из резервуаров базы нефтехранилища, нефтепродукты попали в грунтовые воды и влияние нефтепродуктов на свойства грунтовых вод ощущалось на расстоянии около 5 км. от базы нефтепродуктов.
Аналогичные разливы нефти и пропитка нефтепродуктами грунтов основания многократно наблюдалось при авариях нефтепроводов, при разливах нефти на нефтеперегонных заводах и т.д.
1/2П11 ВЕСТНИК
_угогт_мгсу
Специальные исследования, которые проводились на различных песках, насыщенных нефтепродуктами, показали, что изменяются прочностные характеристики грунтов и уменьшается значение угла естественного откоса.
Это необходимо учитывать при проектировании котлованов с естественными откосами, для устройства фундаментов и подземных частей здания.
Специальные исследования, проведенные Б.К. Абильдиным по изучению свойств нефтенасыщенных грунтов [1] показали, что при нефтенасыщении существенно изменяются свойства песчаных и глинистых грунтов. Для таких грунтов характерно уменьшение процессов морозного пучения при промерзании. Нефтенасыщенные грунты характеризуются более длительным сроком консолидации (уплотнением во времени).
Нефть представляет собой сложную органическую смесь, содержащую, главным образом, углеводороды с различной молекулярной массой и гетероатомные соединения. Основными элементами нефти являются углерод (83-87 %) и водород (12-14 %).
Минеральный состав нефти характеризуется содержанием в ней воды (часто в виде стойких эмульсий) и зольных веществ (золы).
Нефть - маслянистая вязкая горючая жидкость, от светло-желтого до темно-коричневого цвета, со специфическим запахом. Нефть легче воды - плотность большинства нефти 0,8 - 0,97 г/см3.
Переработка нефти вторичными методами сопровождается изменением состава и строения углеводородов и гетероатомных соединений в целях придания топливу требуемых физико-химических свойств, т.е. получением таких углеводородных фракций, которые в нефти не содержались или находились в малых количествах. Процессы вторичной переработки нефти позволяют значительно увеличить выход светлых нефтепродуктов, а также целенаправленно изменять их химический состав, а следовательно, и качество.
На площадках размещения нефтеперерабатывающих заводов и резервуарных парков нефть и нефтепродукты в грунте могут находиться в различном состоянии, так как в одно и тоже время на данном участке могут происходить утечки и разливы, как сырой нефти, так и продуктов ее переработки. В зависимости от особенностей расположения в пределах ширины плиты застройки здания, а также глубины залегания слоев, прослоек и линз нефтенасыщенного грунта, можно выделить (по предложению П.А. Коновалова [2] ) наиболее распространенные типовые схемы нефтенасыщения грунтов в основании зданий и промышленных сооружений.
Тип I - в пределах сжимаемой толщи основания здания или сооружения залегает однородный слой грунта, насыщенного нефтью или нефтепродуктами.
Напластования такого рода часто встречаются в грунтах оснований зданий и сооружений, где утечки нефти и нефтепродуктов происходили в течение долгого времени. Это происходит в основном на территориях нефтеперерабатывающих заводов, нефтебаз и больших трубопроводов по транспортировке нефти.
Тип II - в верхней части сжимаемой толщи основания залегают слои грунта, насыщенные нефтью или нефтепродуктами.
Напластования такого рода распространены в местах аварий нефтехранилищ, АЗС и нефтепродуктов, где верхние слои грунта являются рыхлыми, а нижние глинистые грунты - твердой консистенции. Поэтому нефтью в основном насыщается верхний слой грунта.
Тип III - в нижней части сжимаемой толщи основания здания или сооружения залегают нефтенасыщенные слои грунта. Эти слои состоят в основном из крупных пес-
ков, галечника и т.д., по которым нефтепродукты попадают в грунты основания здания или сооружения.
Тип IV - сжимаемая толща в пределах ширины плиты застройки здания или сооружения включает грунты, насыщенные нефтью и нефтепродуктами в виде линзы: а) центрально расположенной; б) односторонне вклинившейся; в) двухсторонне вклинившейся.
Это наиболее часто встречающийся тип нефтенасыщенного основания на территориях, где рыхлые породы встречаются в виде линз и крупных включений в составе глинистых грунтов твердой консистенции.
Тип V - по глубине сжимаемой толщи находится прослойка нефтенасыщенного грунта, внешние границы которого в плане выходят за пределы пятна застройки здания.
Такой вид нефтенасыщения встречается в местах, где утечки нефти и нефтепродуктов происходят из заглубленных трубопроводов, расположенных в рыхлых грунтах.
Тип VI - только в верхней части сжимаемой толщи основания здания или сооружения находится нефтенасыщенный слой грунта, образовавшийся в результате утечек в течение короткого времени, но значительных в плане.
Тип VII - все слои грунта сжимаемой толщи по глубине насыщены нефтью и нефтепродуктами. Это происходит, когда с поверхности земли происходит утечка нефтепродуктов в течение длительного времени в малых количествах.
Кроме того особое внимание проектировщики должны уделять степени нефтенасыщения и равномерности распространения его в плане строительной площадки грунтов основания. Особого внимания заслуживают случаи, когда часть здания или сооружения может оказаться на нефтенасыщенных грунтах, а часть на грунтах природной структуры.
В настоящее время опубликовано в технической литературе ряд аварий сооружений, которые произошли на нефтенасыщенных грунтах. В ряде случаев эти аварии и деформащии промышленных и гражданских сооружений произошли в связи с ошибками, которые были допущены при проведении инженерно-геологических изысканий, при проведении расчетов оснований и фундаментов и при их проектировании, при проведении строительно-монтажных работ, а также в процессе эксплуатации.
Наиболее частые ошибки, которые были допущены при проведении изысканий, является определение свойств грунтов при природной влажности или при насыщении этих грунтов водой. Очень мало выполненных исследований, в которых характеристики прочности и деформируемости грунтов оснований определялись с учетом насыщения грунтов нефтью и нефтепродуктами.
Плохо прогнозировалась возможность проникновения нефти и нефтепродуктов на определенную глубину при авариях нефтепроводов, резервуарных парков или сооружений нефтеперерабатывающих заводов и в др. случаях.
Следует указать, что в тех случаях, когда при проектировании ТЭЦ с большим ре-зервуарным парком для хранения нефти (мазута) или в портах, где резервуарные парки по хранению дизельного топлива для судов размещаются высоко по рельефу, а в основании залегают легкопроницаемые грунты, то при авариях происходит насыщение грунтов нижерасположенных склонов, и происходит оползневые явления.
К числу ошибок при проектировании сооружений на нефтенасыщенных грунтах относится неправильная оценка величины и состава действующих нагрузок. Так, например, знакопеременные, циклические нагрузки могут вызвать дополнительные
1/2П11 ВЕСТНИК
_угогт_мгсу
осадки, а динамическая составляющая ветра - недопустимый крен всего сооружения. Различные, резко отличающиеся по величине нагрузки, передаваемые на фундаменты, приводят к появлению значительных неравномерных осадок и, следовательно, к деформациям конструкций.
Недооценка возможной неравномерной загрузки полов в процессе эксплуатации может вызвать не только вертикальные, но и горизонтальные перемещения конструкций. И, наконец, не всегда учитываются особенности деформирования основания, заключающиеся в распределительной способности грунта, что проявляется в опускании поверхности за пределами пятна загружения, увеличении напряжения в основании фундамента при возведении рядом с ним нового здания.
Использование расчетных схем, не в полной мере отражающих фактические условия работы, приводит к перераспределению усилий, что вызывает неравномерные осадки здания. Этому способствуют принимаемые зачастую в проектах фундаменты, резко отличающиеся по размерам один от другого. Устанавливаемое оборудование вызывает динамические воздействия, не учитываемые при проектировании, что приводит к появлению дополнительных неравномерных деформаций.
Также имеют место быть горизонтальное и вертикальное перемещение фундамента здания в результате просадки лессового грунта.
В результате нефтенасыщения лессовых просадочных грунтов в основании нефтепроводов происходит смещение труб не только в вертикальном, но и в горизонтальном направлении. В результате этого происходят аварии нефтетрубопроводов.
Ошибки, допускаемые при производстве строительных работ, являются наиболее частыми причинами появления деформаций в фундаментах и надземных конструкциях.
Современное проектирование оснований и фундаментов и самих зданий на неф-тенасыщенных грунтах базируются на учете совместной работы грунтов основания с фундаментами и зданиями. С увеличением разницы в нагрузках на отдельные фундаменты или их части, а также неравномерности сжимаемости нефтенасыщенного грунта возрастают разности осадок фундаментов, крены, прогибы и т.п., что опасно для сооружений.
Здания и сооружения имеют определенную жесткость и прочность, поэтому передающиеся на них неравномерные осадки частично или полностью выравниваются. За счет этого в зданиях и сооружениях возникают дополнительные усилия (изгибающие, крутящие моменты, перерезывающие силы и т.п.). Если эти усилия полностью воспринимаются зданием или сооружением, то в них не возникает никаких повреждений; при недостаточной прочности в конструкциях появляются трещены, сдвиги и другие деформации.
Обеспечение прочности и нормальной эксплуатации зданий и сооружений на нефтенасыщенных грунтах достигается применением соответствующих принципов и методов строительства. Принципы и методы обеспечения прочности и эксплуатационной пригодности зданий и сооружений на нефтенасыщенных грунтах основываются на учете особенностей образования, сложения, состава, характеристик грунтов, закономерностей развития дополнительных осадок.
Подготовка оснований на нефтенасыщенных грунтах выполняется различными методами их уплотнения и направлена на изменение природной структуры, повышение плотности, прочности, исключение просадочности грунтов и превращение их в обычные малосжимаемые грунты более высокими значениями прочностных и деформационных характеристик.
Прорезка нефтенасыщенных грунтов глубокими фундаментами предусматривает передачу нагрузки от фундаментов на подстилающие грунты, что полностью или частично исключает влияние неблагоприятных свойств нефтенасыщенных грунтов на осадки фундаментов. Прорезка выполняется обычно свайными фундаментами из забивных, буронабивных свай различных конструкций или реже увеличением глубины заложения обычных столбчатых, ленточных фундаментов.
Это необходимо учитывать при проектировании новых зданий, сооружений на площадках, где ранее находились различные сооружение, но согласно гео - экологическим изысканиям, грунты в основании будущих сооружений пропитаны нефтепродуктами.
Литература:
1. Абильдин Б.К. Основания и фундаменты сооружений, расположенных на нефтенасыщенных грунтах.М.-2003
2. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. М.: ВНИИНТПИ, 2000,315с.
References:
1. Abildin B.K. Grounds and foundations of buildings located on oil-bearing soils. M.-2003
2. Konovalov P.A. Grounds and foundations of reconstructed buildings. M.: VNIINTPI, 2000,315 p.
Ключевые слова: Нефть, нефтепродукты, нефтенасыщенные грунты, прочность грунтов, деформация, крен, просадка, изыскания
Keywords: Oil, oil products, oil-bearing soil, durability soils, deformation, list, slump, researches.
e-mail: Elena-vasilchik@yandex.ru
Рецензент: Абелев М.Ю., профессор, д.т.н., ГОУДПО ГАСИС
