CC BY
7—----ЖМЛИЩНО Е ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
стен типа 1, предусматривающую пароизоляцию с внутренней стороны стены в виде штукатурки из полимерцементного раствора, на конструкцию с воздушным зазором и устройством обычной цементно-песчаной штукатурки. Поэтажная вентиляция воздушной прослойки может осуществляться либо с помощью вентиляционно-осушающих пластмассовых коробочек, устанавливаемых в вертикальных швах между кирпичами нижнего и верхнего рядов облицовочного слоя, либо путем укладки специальных кирпичей с горизонтальными пустотами, площадь отверстий которых должна быть назначена по расчету. В институте разработаны предложения по этим двум вариантам, обеспечивающим необходимую скорость движения воздуха в вентилируемой прослойке. Оба решения позволяют улучшить влажностный режим трехслойных стен.
Есть еще одна проблема в конструкции многослойных стен, представленных в альбоме. Это открытые торцы перекрытий, которые поэтажно в виде горизонтальных полос разделяют фасады зданий. Понятно, что это решение после многократного повторения станет «навязчивым», поэтому требуется дальнейшее усовершенствование конструкции стены, утвержденной к применению.
В институте разработаны предложения по сокрытию торцов специальными угловыми накрывочными элементами (рис. 3). Это Г-образные фибробетонные, или фибростек-лобетонные, или железобетонные фасадные изделия высокой прочности, по цвету и рисунку сочетающиеся с кладкой облицовочного слоя из керамического кирпича. Габариты угловых фасадных изделий определяются принятыми решениями стен и перекрытий в опорной зоне: одна сторона углового элемента 120 мм, другая определяется тол-
УДК 624
щиной перекрытия. Толщина изделия составляет минимум 25-30 мм. Фасадные изделия устанавливаются на перекрытия на цементно-песчаном растворе с последующим опи-ранием на них облицовочного слоя из кирпича. Прочность и морозостойкость этих элементов должны быть не менее прочности и морозостойкости кирпичной облицовки.
Следует отметить также, что решения наружных стен из мелкоштучных материалов не должны ограничиваться применением только ячеисто-бетонных блоков. Для кладки внутреннего слоя могут использоваться такие материалы, как керамические пустотные камни, кирпич, легкобетонные блоки и др. В этой связи ЦНИИЭП жилища совместно с ЦНИИСК им. В.А. Кучеренко выпустил альбом технических решений ненесущих многослойных наружных стен с применением крупноформатных керамических поризованных камней.
Используя альбом технических решений наружных стен как методическое пособие для проектирования, можно разработать аналогичные решения наружных ограждений для любого климатического региона России с использованием других, в том числе местных, материалов.
Разработка в проектах крупнопанельных домов вариантов наружных стен из мелкоштучных материалов наряду с применением сборных трехслойных железобетонных панелей будет способствовать разнообразию решений фасадов строящихся зданий. Кроме того, следует отметить, что применение кирпича в качестве облицовочного слоя позволяет освободиться от разрезки фасадов зданий горизонтальными и вертикальными швами по габаритам панелей, создавать иную пластику фасадов и использовать все многообразие цветовых решений керамического материала.
В.Я. ШИШКИН, канд. техн. наук ([email protected]), эксперт Мосгосэкспертизы Правительства Москвы; А.П. ДОРОЖКИН, инженер ([email protected]), ООО НПФ «Фундаментстройпроект» (Московская обл.)
Применение буроопускных свай с уплотнением забоя при строительстве крупнопанельного многоэтажного жилого дома
На основе сравнения альтернативных решений конструкций фундаментов на слабых грунтах выбраны буро-опускные сваи с уплотненным забоем пневмопробойниками. Проектирование свайно-плитных фундаментов выполнено на основе моделирования совместной работы здания и фундаментной плиты-ростверка на сваях с учетом их осадок от перераспределенной нагрузки.
Ключевые слова: буроопускные сваи с уплотненным забоем, пневмопробойник, крупнопанельное домостроение, свайно-плитный фундамент, моделирование, проектирование.
При строительстве многоэтажных домов нередко среднее давление по подошве фундаментов достигает величин, превышающих несущую способность грунтов оснований. В том случае, когда под подошвой фундамента многоэтажного дома залегают слабые грунты (илы, торфы и т. д.), необходимо предусматривать фундаменты, позволяющие передать нагрузку от верхнего строения на нижележащие прочные грунты основания или распределить давление таким обра-
зом, чтобы оно не превышало несущей способности грунтов.
Из наиболее часто применяемых в строительстве решений, позволяющих вести строительство многоэтажных зданий на слабых грунтах, можно выделить следующие:
- полная или частичная замена слоя слабого грунта;
- применение жестких фундаментных плит;
- применение комбинированных плитно-свайных фундаментов;
- применение свайных фундаментов.
Решение о применении того или иного типа фундамента прежде всего зависит от его надежности и стоимости.
При строительстве 17-этажного крупнопанельного жилого дома на ул. Юбилейной в г. Железнодорожный (Московская обл.) заказчик (ООО «Мортон РСО») поставил задачу выбора наиболее рационального решения конструкций фундаментов на слабых заторфованных грунтах.
В геоморфологическом отношении участок строительства расположен в пределах флювиогляциальной полого-волнистой равнины. Рельеф поверхности ровный, абсолютные отметки поверхности площадки изменяются в пределах 138-138,5 м.
С поверхности до глубины около 2-3,3 м площадка сложена техногенными грунтами, представленными суглинками со значительным включением строительно-бытового мусора, древесины, слабоуплотненными, влажными.
Под насыпными грунтами залегают озерно-болотистые отложения, представленные торфами среднеразложившимися и суглинками заторфованными. Общая максимальная мощность толщи флювиогляциальных отложений составляет 0,8-1,8 м.
Под озерно-болотистыми отложениями располагаются флювиогляциальные отложения Окско-Донского меж-ледниковья, которые представлены песками мелкими, средней плотности, водонасыщенными, суглинками и глинами. Общая максимальная мощность толщи флювиогляциальных отложений составляет 17,3-20,4 м. Инженерно-геологический разрез представлен на рис. 1.
Жилой 17-этажный дом непосредственно под подошвой фундаментов имеет в основании слой слабых грунтов -торф среднеразложившийся, водонасыщенный.
При детальном рассмотрении и оценке стоимости различных видов фундаментов принято решении о возведении дома на комбинированном плитно-свайном фундаменте.
В качестве альтернативы рассматривался вариант полной замены слабого грунта. Средняя толща заменяемого грунта составила около 3 м, общий объем 4200-4400 м3. Общая стоимость подготовки основания ориентировочно около 7,5 млн р. Срок выполнения работ составил бы 1 мес. После подготовки грунтов оснований жилой дом мог быть возведен на фундаментной плите толщиной 0,8 м (920 м3). Таким образом, общая стоимость фундаментов составила бы 26 млн р.
Второй альтернативный вариант устройства фундаментов - классический свайный вариант, который бы предусматривал длинные сваи и высокий ростверк. Однако в основании на разведанной глубине кроме тонкого слоя песка ИГЭ-5 не было такого прочного слоя, в который возможно было бы упереть острие свай. В связи с малой толщей песка невозможно набрать необходимую несущую способность свай для восприятия всей нагрузки от здания. Устройство свайного фундамента оказалось невозможным и экономически нецелесообразным.
Применение плитного фундамента в условиях данной площадки также требовало значительных ресурсных и денежных затрат. По оценочному расчету толщина фундаментной плиты могла составить до 2 м с вылетом консольной части за габарит строящегося здания не менее чем на 2 м. Таким образом, стоимость устройства фундаментной плиты ориентировочно составила бы около 60 млн р.
Принятый к реализации комбинированный плитно-свайный фундамент позволил сократить срок возведения фундаментов и материальные ресурсы.
Использование забивных свай было недопустимо в связи с близостью жилых эксплуатируемых домов. Применение буровых или буроинъекционных свай не обеспечивало их достаточной несущей способности по грунту. По этим причинам было принято решение об устройстве на этой площадке буроопускных свай с уплотненным забоем.
Технология изготовления таких свай имеет следующую последовательность (рис. 2):
- бурение с помощью полого шнека или под буровым раствором лидерной скважины (I) диаметром больше диагонали поперечника призматической сваи (рис. 3). Необходимость бурения скважины большего диаметра обусловлена беспрепятственным опусканием сваи в скважину. Бурение выполняется до отметки несколько выше проектного положения острия сваи;
- заполнение скважины мелкозернистым бетоном или раствором через буровой став (II);
- установка сваи в скважину и погружение ее до забоя ли-дерной скважины (III);
- добивка сваи пневмопробойником СО-166 до проектной отметки или до расчетного отказа (IV) (рис. 4).
139.00
Гш -in
139.00
Скв.13
Условные обозначения
136.00
2
II Will Е III Е III III Е III Е III Е
135.00
135.00
2
135.400
134.00
2 2
5
Рис. 1. Инженерно-геологические условия площадки строительства
■ насыпной грунт
- торф
- песок средней крупности
- суглинок, серый мягкопластичный
- песок мелкий, серый средней плотности
ЖИЛИЩНОЕ
IV
Рис. 2. Последовательность изготовления буроопускной сваи с
уплотненным забоем
Буроопускные сваи с уплотненным забоем имеют следующие преимущества по сравнению с другими типами
свай:
- увеличение в несколько раз несущей способности сваи за счет выполнения уплотненного забоя, в результате чего общее число свай уменьшается, так же как размеры монолитных железобетонных ростверков, устраиваемых по верху свай;
- на значительном технологическом промежутке свая изготавливается без применения ударных машин, вызывающих негативное шумовое и динамическое воздействие на окружающую застройку;
- снижение трудоемкости работ, выполняемых на строительной площадке за счет заводского изготовления сборных железобетонных свай;
- увеличение долговечности в связи с изготовлением сердечника сваи - стандартной железобетонной призматической сваи на заводах железобетонных изделий;
- определение несущей способности каждой сваи во время ее изготовления по скорости погружения пневмопро-бойником путем измерения отказа сваи;
- возможность применения такой технологии в стесненных условиях без дорог благодаря малогабаритным низкочастотным вибропогружателям-пневмопробойникам. Пневмопробойники [1] - машины ударного действия,
предназначенные для прокладки коммуникаций бестран-
Рис. 3. Бурение лидерных скважин буровыми установками ЛБУ-50 и заполнение скважин раствором
шейным способом, а также для погружения в грунт стальных труб и коротких железобетонных свай (рис. 5).
Общая стоимость фундаментов, включая фундаментную плиту, составила около 18 млн р. Экономия по сравнению с вышеперечисленными типами фундаментов составила 8 млн и 42 млн р. соответственно.
Расчет плитно-свайного фундамента выполнен при помощи программного комплекса «Лира». Проектно-вычислительный комплекс «Лира» является интегрированной системой прочностного анализа и проектирования конструкций на основе метода конечных элементов и позволяет определить напряженно-деформированное состояние конструкций от статических и динамических воздействий. Модель свайного поля принималась на основе линейной зависимости осадок сваи от нагрузок. Расчетная нагрузка, вычисленная в соответствии с ГОСТ 5686-94 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», по скв. № 10 составила 500 кН, по скв. № 13 для основания из песка мелкого - 350 кН.
Сопряжение между сваей и ростверком моделировалось в виде сжатой пружины с коэффициентом жесткости, равным отношению несущей способности сваи
Рис. 4. Погружение свай пневмопробойниками СО-166 в предварительно пробуренные скважины с раствором
Рис. 5. Работа пневмопробойника СО-166 вплотную к жилому зданию не вызвала его дополнительных деформаций
II
к ее расчетной осадке. Жесткость сваи длиной 4,36 м с учетом работы ее в грунтах основания составляет =N/s=5000/0,03=166666 кН/м; жесткость сваи длиной 3,14 м -=N/s=3500/0,0175=200000 кН/м.
В результате математического моделирования определили, что максимальная осадка ростверка равна 33 мм, а разность осадок в плите ростверка составляет 0,0019, что меньше допустимого значения 0,002.
Для подтверждения принятых расчетных параметров на площадке строительства были выполнены статические испытания несущей способности свай. Стенд для испытаний представлен на рис. 7.
По результатам испытаний расчетная нагрузка на сваю по скв. № 10 составила 542 кН, по скв. № 13 - 350 кН. Как показано на рис. 8, при испытаниях сваи не были доведены до срыва. Поэтому фактически сваи способны нести большие нагрузки, чем принятые в расчетной модели плитно-свайного фундамента.
В процессе устройства свай проводили буровые работы, и отметка заложения песчаных грунтов колебалась от 2,6 до 3,3 м. Благодаря постоянному авторскому надзору, добросовестному отношению мастеров и прорабов вовремя были приняты решения о корректировке длины свай. На участке с мелкими песками проект был пересмотрен в связи с малой несущей способностью свай и увеличено количество свай. Следует отдать должное заказчику ООО «Мортон РСО», который компенсировал дополнительные затраты на эти сваи. Таким образом, благодаря обратной связи между строителями и проек-
Рис. 6. Изополя осадок
Рис. 7. Испытательный стенд
5 10 15 20 25 30
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
13
14
15
16
17
18 19
S,mm
40 45 50 55 60 65 P, тс
ч
5 10 15 20 25 30
1 2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12
13
14
15
16
17
18 19
S,mm
40 45 50 55 60 65 R тс
1
\
\
\
\
\ Ч I
Рис. 8. Зависимость осадки от нагрузки S=f(p) сваи: а — на песках средней крупности ИГЭ 5по скв. № 10; б — на мелких песках ИГЭ10 по скв. № 13
—----ЖМЛИЩНО Е ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
тировщиками не только не был допущен брак в работе, но и снижены затраты на устройство фундаментов на тех участках, где толща слабых грунтов оказалась ближе к поверхности грунта.
В последнее время появился термин «интерактивное проектирование», который означает корректировку проекта по вновь открывшимся обстоятельствам в процессе возведения здания. Благодаря совместной работе изыскателей, проектировщиков, строителей и заказчика возможно в кратчайшие сроки с хорошим экономическим эффектом выполнить фундаменты в сложных грунтовых условиях.
На рис. 9 представлена бетонная подготовка с выпусками арматуры свай, приготовленная для возведения фундаментной плиты.
Таким образом, плитно-свайный фундамент на основе буроопускных свай с уплотненным забоем показал высокую эффективность в условиях слабых грунтов для восприятия расчетных нагрузок; расчетные зависимости нагрузка - осадка показали высокую сходимость с результатами статических испытаний свай в полевых условиях; устройство коротких буроопускных свай с уплотненным забоем эффективно использовать в условиях плотной городской застройки; моделирование совместной работы крупнопанельного здания и основания плитно-свайного фундамента приводит к экономичным и надежным проектам строительства при условии их проверки в результате статических испытаний свай; снижение стоимости строительства возможно на основе внедрения интерактивного метода проектирования, который предусматривает корректировку проекта по результатам исследований возведения части фундаментов.
Рис. 9. Основание фундаментной плиты крупнопанельного здания на сваях
Литература
1. Шишкин В.Я., Дорожкин А.П. «Несущая способность бу-роинъекционных свай с уплотненным забоем // Сб. на-учн. трудов НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М.: НИИОСП, 2009. Вып. 99. С. 133.
Общество с ограниченной ответственностью НАУЧНО-ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА
ФУНДАМЕНТСТРОЙПРОЕКТ
КОМПЛЕКСНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ
Фирма и руководители - члены Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению, эксперты Мосгорэкспертизы Фирма имеет лицензию на осуществление деятельности по реставрации объектов культурного наследия (памятников истории и культуры) Москва, Привольная ул. д. 70 Тел./факс: 8-495-411-90-91, 8-499-746-11-25, 8-499-746-11-23 www.fsp-um.ru E-mail: [email protected]
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ФИРМЫ
геодезические и геологические изыскания; обследование оснований, фундаментов и надземных конструкций зданий, испытания свай динамическими и статическими нагрузками;
геотехнический мониторинг за сохранностью окружающей застройки;
весь комплекс производства работ нулевого цикла; углубление подвалов с дальнейшим строительством подземных помещений;
все виды свайных фундаментов из забивных, бурона-бивных и буроинъекционных свай; усиление фундаментов буроинъекционными сваями с уплотненным забоем;
уплотнение основания щебеночными сваями с применением пневмопробойников;
укрепление основания цементацией «микродур», силикатизацией и смолизацией;
устройство щелевых фундаментов, ограждения подземных частей сооружений и грунтовых массивов по струйной технологии «jet grounting»
Реклама
