CC BY
96
2015 Строительство и архитектура № 1
DOI: 10.15593/2224-9826/2015.1.12 УДК 69.059.72
А.И. Полищук1, A.A. Петухов2, Г.И. Таюкин2
Кубанский государственный аграрный университет, Краснодар, Россия 2 Томский государственный архитектурно-строительный университет,
Томск, Россия
РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЯ ГЕНЕТИЧЕСКОЙ КЛИНИКИ НИИ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ ТОМСКОГО НАУЧНОГО
ЦЕНТРА СО РАМН
Рассматривается реконструкция двухэтажного кирпичного здания c подвалом в г. Томске. Реконструируемое здание построено более 100 лет назад, и за период длительной эксплуатации в строительных конструкциях накопилось значительное количество дефектов и повреждений. Задачей реконструкции здания являлось восстановление существующих поврежденных строительных конструкций с учетом надстройки дополнительного мансардного этажа и устройство дополнительных пристроек со стороны его внутреннего двора. При выполнении ремонтно-восстановительных работ были демонтированы: чердачная крыша; практически все перекрытия здания; часть наружных и внутренних стен. Восстановление перекрытий выполнено путем переустройства их в перекрытия монолитные железобетонные по стальным балкам. Демонтированные стены восстановлены в прежнем конструктивном решении. Остальные стены (на других участках) усилены: в уровне подвала - железобетонными рубашками; в уровне первого и второго этажей устроены обрамления проемов и простенков стальными обоймами. Усиление фундаментов выполнено путем увеличения ширины подошвы железобетонными приливами с учетом нагрузок от дополнительно надстраиваемого мансардного этажа. Конструктивное решение усиления фундаментов предусматривало также превентивные мероприятия по повышению их несущей способности в случае возможного развития дополнительных деформаций основания в процессе дальнейшей эксплуатации здания. Для этого в приливах плитной части фундаментов были вмонтированы стальные гильзы, позволяющие через них выполнить устройство инъекционных свай и тем самым произвести усиление ленточных фундаментов. Восстановление и усиление строительных конструкций, включая фундаменты здания, осуществлялись при постоянном геотехническом мониторинге. Корректировка этапов демонтажа и последующего возведения строительных конструкций при мониторинге позволило контролировать степень загружения грунтов основания и исключать развитие неравномерных осадок фундаментов здания. За период после реконструкции (с 2008 г. по настоящее время) здание успешно эксплуатируется без проявления деформаций фундамента и без развития трещин в его стенах.
Ключевые слова: реконструкция, надстройка дополнительного этажа, дефекты и повреждения строительных конструкций, пристройки здания, инженерно-геологические условия, ухудшение физико-механических свойств грунтов, техногенное замачивание, усиление надземных строительных конструкций, трещины в стенах, усиление фундаментов, превентивные мероприятия, инъекционные сваи, геотехнический мониторинг.
A.I. Polishchuk1, A.A. Petukhov2, G.I. Taiukin2
1 Kuban State Agrarian University, Krasnodar, Russian Federation, Tomsk State University of Architecture and Building, Tomsk, Russian Federation
RECONSTRUCTION THE GENETICS CLINIC BUILDING OF SRI OF MEDICAL GENETICS OF TOMSK SCIENTIFIC CENTER OF RAMS SIBERIAN BRANCH
Reconstruction of the two-storeyed brick building with the cellar in Tomsk is considered. The reconstructed building is built more than 100 years and during long using in construction designs a significant amount of defects and damages collected. A problem of reconstruction of the building was restoration of the existing damaged construction designs taking into account a superstructure of an additional mansard floor and the device of additional extensions from its courtyard. When performing rescue and recovery operations were dismantled: garret roof; practically all overlappings of the building; part of external and internal walls. Restoration of overlappings is executed by their reorganization in overlappings monolithic reinforced concrete on steel beams. The dismantled walls are restored in the former constructive decision. Other walls (on other sites) are strengthened: in cellar level reinforced concrete «shirts»; in the level of the first and second floors frames of apertures and piers are arranged with steel holders. Strengthening of the foundations is executed by increase in width of a sole by reinforced concrete inflow taking into account loadings from in addition built on mansard floor. The constructive decision solution of strengthening of the foundations provided also preventive actions for increase of their bearing ability in case of possible development of additional deformations of the beds in the course of further operation of the building. For this purpose, in inflow of slabby part of the foundations the steel sleeves allowing to execute through them the device of injection piles and by that to make strengthening of the tape foundations were built in. Restoration, strengthening of construction designs, including the building foundations, were carried out at continuous geotechnical monitoring. Correction of stages of dismantle and the subsequent construction of construction designs when monitoring allowed to control degree of a loading of soil of the beds and to exclude development uneven a deposit of the foundations of the building. For the period after reconstruction (from 2008 to the present) the building is successfully operated without manifestation of deformations of the foundations and without development of cracks in its walls.
Keywords: reconstruction, superstructure of an additional floor, defects and damages of construction designs, building extensions, engineering-geological conditions, deterioration of physicomechanical properties of soil, technogenic moistening, strengthening of elevated construction designs, cracks in walls, strengthening of the foundations, preventive actions, injection piles, geotechnical monitoring.
Большинство каменных зданий в городе Томске построены в период 1850-1900 гг. За период их длительной эксплуатации (более 100 лет) в строительных конструкциях накопилось значительное количество дефектов и повреждений. Физический износ таких зданий достигает 60 % и более, поэтому они нуждаются в восстановлении. При реконструкции (восстановлении) зданий часто ставится задача увеличения рабочих площадей путем строительства дополнительных блоков (пристроек) либо надстройки дополнительных этажей. Характерным примером служит реконструкция здания генетической клиники
б
Рис. 1. Общий вид здания генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН: а, б - соответственно до (2003 г.) и после реконструкции (2008 г.)
НИИ медицинской генетики Томского научного центра (ТНЦ) СО РАМН по ул. Московский тракт, 3 в г. Томске. Научное обоснование его реконструкции осуществлялось сотрудниками кафедры «Основания, фундаменты и испытания сооружений» Томского государственного архитектурно-строительного университета в период с 2003 по 2008 г. Общий вид здания до и после реконструкции приведен на рис. 1.
1. Общие сведения о реконструируемом здании
Здание генетической клиники было построено примерно в 1891-1898 гг. За период длительной эксплуатации неоднократно менялось его функциональное назначение. Последние 15 лет (1987-2002 гг.) в здании размещалось патологическое отделение 1 -й городской больницы г. Томска. В январе 2003 г. постановлением мэра г. Томска здание было передано в пользование НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН. Здание двухэтажное, с подвалом, Ш-образной формы в плане, с размерами между габаритными осями 52,0x22,0 м (рис. 2). По конструктивной схеме здание выполнено с продольными и попе-
речными несущими стенами. Фундаменты здания ленточные, мелкого заложения, выполнены из бутового камня на известково-песчаном растворе. Стены здания - из красного глиняного кирпича на известково-песчаном растворе.
Рис. 2. План 1-го этажа здания генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН
В задачи реконструкции здания входило восстановление существующих поврежденных строительных конструкций с учетом надстройки дополнительного мансардного этажа и устройством дополнительных пристроек со стороны внутреннего двора здания.
2. Инженерно-геологические условия площадки реконструируемого здания
Подробные данные по инженерно-геологическим условиям площадки реконструирруемого здания были представлены в «Заключении по инженерно-геологическим изысканиям на площадке здания генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН по ул. Московский тракт, 3 в г. Томске (№ х/д 3034 / ТГАСУ; рук. А.И. Полищук; пси.: В.В. Фурсов [и др.]. Томск, 2003. 63 с.)».
Площадка здания расположена в центральной части города на второй правобережной надпойменной террасе р. Томи, характеризуется полого-волнистым рельефом с уклоном в западном и северозападном направлении. Абсолютные отметки поверхности изменяются от 91,0-92,4 м.
Геолого-литологическое строение площадки с поверхности представлено (рис. 3) современными техногенными образованиями (1Р1у) из насыпного грунта мощностью до 1,2-2,9 м. Далее до вскрытой глубины 11,0-14,0 м залегают аллювиальные верхнечетвертичные отложения (а^ш) второй надпойменной террасы р. Томи. В геологическом строении участка на глубину до 14,0 м принимают участие:
ИГЭ-1. Насыпной грунт (1Р1у) по своему составу неоднороден и состоит из гравия, песка, суглинка, битого кирпича, костей, строительного мусора с прослойками торфа и навоза. Мощность слоя 1,2-2,9 м.
ИГЭ-2. Суглинок аллювиальный (а Рш) бурого и темно-серого цвета тугомягкопластичный с прослойками супеси пластичной и песка пылеватого. Мощность слоя - 1,3-2,0 м и 0,3-0,6 м.
ИГЭ-3. Супесь аллювиальная (а Рш) бурого и серого цвета, пластичная с прослойками песка пылеватого средней степени насыщения водой. Мощность слоя - 1,5-2,6 м.
ИГЭ-4. Супесь аллювиальная (а Рш) буровато-серого цвета текучая с прослойками песка пылеватого насыщенного водой. Мощность слоя - 6,0-8,0 м.
ИГЭ-5. Гравийный грунт (а^ш), насыщенный водой с песчаным заполнителем до 30 %. Мощность слоя (вскрытая) - 0,5-0,7 м.
Рис. 3. Инженерно-геологические условия площадки и схема посадки здания генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН
В пределах изученной глубины обнаружены «верховодка» и два горизонта подземных вод. «Верховодка» встречена в насыпных грунтах (ИГЭ-1) на глубине 2,2 м (абс. отм. 88,8 м). Первый безнапорный по характеру уровень подземных вод встречен в супесях текучих (ИГЭ-4) на глубине 4,4-5,3 м (абс. отм. 86,6-87,1 м). Водоупором служит прослой суглинка мягкопластичного, залегающего на глубине 8,6-10,3 м (ИГЭ-2). Второй (напорный) горизонт приурочен к супесям текучим (ИГЭ-4) и гравийным отложениям (ИГЭ-5), встречен на глубине 9,2-10,6 м (абс. отм. 81,3-81,6 м), пьезометрические отметки составляли 86,6-86,8 м.
Выполненные исследования физико-механических свойств грунтов естественного сложения и под подошвой фундаментов здания клиники позволили установить, что в уплотненной зоне свойства грунтов существенно изменились. Модуль деформации увеличился на 40 % в пластичных супесях (ИГЭ-3) и на 16 % - в текучих супесях (ИГЭ-4); удельное сцепление - на 6 % и 9 %. Увеличение модуля деформации обусловлено уплотнением (упрочнением) грунтов под фундаментами за период длительной эксплуатации здания, что отмечается в работах П.А. Коновалова [1] и А.И. Полищука [2]. В результате исследований было также установлено, что техногенное замачивание грунтов основания привело к ухудшению их физико-механических свойств. В отдельных шурфах супеси (ИГЭ-3) под подошвой фундаментов находились в текучем состоянии, а значения их физико-механических характеристик были близки к данным по ИГЭ-4.
3. Результаты обследования основных строительных конструкций здания
Стены здания НИИ медицинской генетики выполнены из сплошной кирпичной кладки из красного глиняного кирпича на известково-песчаном растворе. Толщина стен в уровне 1-го и 2-го этажей: наружных 900 мм, внутренних - 670-820 мм.
По результатам выполненного обследования выявлены следующие дефекты стен на различных участках здания: замачивание наружных стен здания; разрушение облицовки кирпича на глубину до 20-30 мм с выкрашиванием раствора из кирпичной кладки, а также выпадание отдельных кирпичей из нижних рядов кладки (в основном на участках замокания кирпичной кладки наружных стен); вертикальные и наклон-
ные трещины шириной раскрытия 0,5-2 мм, местами до 10-15 мм и более (выявлены у наружной стены по оси В и внутренних поперечных стенах по оси 2, 3 и 8 в уровне 2-го этажа здания). После вскрытия траншеи вдоль стен с наружной стороны здания (в процессе реконструкции) было выявлено худшее состояние наружной стены на участке в осях В, 5-8 (рис. 4). На этом участке наблюдается выпадание кирпичей на всю глубину стены.
Рис. 4. Общий вид наружной стены на участке в осях В, 5-8 (а) и перекрытия подвала на участке в осях 1-2, А-В (б) здания генетической клиники
Основными причинами увлажнения участков наружных стен являются: практически повсеместное повреждение водосточных труб, недостаточная величина карнизного свеса кровли в торцевой части здания (стена по оси 10), наличие приямка вдоль наружной стены по оси В на участке в осях 3-4 здания, а также отсутствие качественной отмостки по периметру здания и организованного водоотвода от здания. Предполагаемыми причинами образования трещин являются неравномерные осадки фундаментов здания. Установлено также, что в здании уже проводилась реконструкция (примерно в 1968 г.). Так, на оголенных (от штукатурного слоя) внутренних поперечных стенах выявлены «старые» дверные проемы, заложенные кирпичной кладкой. На отдельных участках стен обнаружены места некачественной кладки. Также у большинства внутренних стен выявлены технологические сквозные отверстия, устроенные для пропуска вентиляционных коробов.
В процессе обследования была определена фактическая прочность кирпича и раствора у наружных и внутренних стен здания. Уста-
новлено, что фактическая прочность на сжатие материалов кирпичной кладки на сухих участках стен соответствует маркам кирпича М-75-М-125; раствора - маркам М-2-М-4. На увлажненных участках стен фактическая прочность материалов кирпичной кладки снижена более чем в два раза и соответствует маркам не более М-35-М-50 и М-0-М-2 для кирпича и раствора соответственно. Поверочные расчеты стен и простенков на существующие до реконструкции здания генетической клиники нагрузки с учетом установленных в процессе обследования фактических параметров (геометрических размеров, прочностных характеристик материалов, дефектов) показали, что несущая способность наиболее нагруженных и поврежденных стен и простенков здания не обеспечена (простенки в наружных стенах по осп В и 1, внутренних поперечных стен по оси 2, 7 и 8). На основании результатов обследования и поверочных расчетов установлено, что стены здания генетической клиники находятся в ограниченно работоспособном техническом состоянии (ГОСТ 31937-2011).
Для установления конструктивного решения и дефектов перекрытий здания генетической клиники были произведены их вскрытия на различных участках. Это позволило обследовать отдельные элементы перекрытий для определения их технического состояния. По результатам выполненных вскрытий было установлено, что для большинства участков перекрытий подвала, 1-го и 2-го этажей перекрытия деревянные по деревянным балкам из бревен либо брусьев. На участке в осях 1-2, А-В перекрытие подвала и первого этажа выполнено в виде кирпичных сводов по балкам из прокатного двутавра (см. рис. 4). При обследовании перекрытий было также установлено, что несущие деревянные балки перекрытий за длительный период эксплуатации практически на всех участках здания поражены гнилью на глубину до 50-70 мм. Поверочные расчеты несущих элементов перекрытий показали, что прочность и жесткость большинства из них не обеспечена. На основании результатов обследования и поверочных расчетов установлено, что несущие конструкции перекрытий на всех участках здания, за исключением участка в осях 1-2, А-В, находятся в ограниченно работоспособном и аварийном техническом состоянии (ГОСТ 31937-2011).
Конструктивное решение фундаментов (до надстройки дополнительного этажа) было установлено по результатам обследования. Для
этого была выполнена проходка шурфов на отдельных участках здания. При этом было установлено следующее. Фундаменты здания ленточные, мелкого заложения, выполнены из бутового камня на извест-ково-песчаном растворе. Глубина заложения фундаментов здания изменяется от 0,22 до 1,63 мот поверхности иола подвала (от 2,66 до 4,30 м от уровня наружной планировки). Ширина подошвы фундаментов составляет 700-1100 мм. Несущим слоем фундаментов являются супеси пластичные и текучие, которые залегают до глубины 8,6-10,3 м. Техническое состояние фундаментов в целом (до надстройки дополнительного этажа) оценивается как работоспособное (ГОСТ 31937-2011), за исключением отдельных участков под наружные и внутренние стены. На этих участках имеются технологические отверстия в фундаментах, избыточное замачивание грунтов основания (уровень подземных вод выше отметки подошвы фундамента), что послужило причиной развития неравномерных деформаций здания и появления трещин в стенах. На участках, где были выявлены дефекты, состояние фундаментов оценивается как ограниченно работоспособное
Поверочные расчеты основания фундаментов на фактически действующие нагрузки после реконструкции здания (после надстройки дополнительного этажа) показали, что под отдельные наружные и внутренние стены (оси 1; 3; В, 1-2; В, 6-7 и др.) размеры фундаментов недостаточны. Давление по их подошве будет превышать расчетное сопротивление грунта основания, уплотненного давлением здания за период его длительной эксплуатации (примерно на 8-27 % [2]). Это свидетельствует о необходимости усиления фундаментов здания и повышения его эксплуатационной пригодности.
4. Основные решения по восстановлению (усилению) надземных строительных конструкций и фундаментов здания
С учетом наличия большого количества дефектов и повреждений строительных конструкций (стен, простенков, перекрытий, фундаментов) было решено произвести демонтаж и замену строительных конструкций на наиболее деформированных участках и усиление (восстановление) конструкций на менее деформированных участках. Основная часть наиболее деформированных строительных конструкций, подлежащих демонтажу и замене, находилась на участке в осях 5-8, Б-В. Проект реконструкции здания генетической клиники выполнен струк-
турным подразделением ТГАСУ «Межвузовское СПБ». Решение по замене либо восстановлению строительных конструкций принималось индивидуально для каждого участка здания, исходя из их технического состояния и результатов поверочных расчетов с учетом нагрузок после реконструкции - надстройки дополнительного мансардного этажа.
Крыша здания, с учетом задачи реконструкции - надстройка мансардного этажа, полностью демонтировалась (рис. 5), независимо от состояния строительных конструкций по участкам.
Рис. 5. Общий вид здания генетической клиники после демонтажа крыши, перекрытий и разборки поврежденных внутренних по осям 5-8 (а) и наружных стен по оси В, 5-8 (б) здания
Деревянные перекрытия над подвалом, 1-ми 2-м этажом ввиду их состояния полностью демонтировались (см. рис. 5). Вместо них устраивались монолитные железобетонные перекрытия по стальным двутавровым балкам [3, 4]. Перекрытия над подвалом и 1-м этажом в осях 1-2, А-В в виде кирпичных сводов сохранялись с заменой полов и утеплителя (звукоизоляции).
Стены здания на участке в осях 5-8, Б-В демонтировались и переустраивались полностью (см. рис. 5). На остальных участках стены здания в уровне подвала усиливались с двух сторон железобетонной «рубашкой» [5]. В уровне 1-го и 2-го этажей усиление выполнялось локально на наиболее деформированных участках путем обрамления простенков и проемов стальными обоймами.
Усиление фундаментов здания производилось увеличением его опорной площади, путем устройства вдоль двух сторон стен на глубине ниже подошвы фундамента приливов из бетона (рис. 6, 7). Ши-
рина подошвы фундаментов с учетом усиления назначалась по расчету исходя из нагрузок от дополнительно устраиваемого мансардного этажа. Предварительно вдоль стен фундаментов, подлежащих усилению, с двух сторон вскрывались траншеи. После вскрытия траншей основание тщательно уплотнялось и устраивалась подготовка из гра-вийно-песчаной смеси с уплотнением (см. рис. 6). Соединение приливов производилось под подошвой фундамента в горизонтальном положении анкерами из арматурных стержней. Особенностью известных решений является то, что устройство анкеров осуществляется через продавленные в горизонтальном направлении через грунт металлические трубы под подошвой фундамента, которые остаются в проектном положении, а внутритрубное пространство армируется анкерами и заполняется бетоном. Этот способ был запатентован в ТГАСУ с приоритетом от 06.2005 г. [6]. Повышение несущей способности фундамента наряду с увеличением опорной площади и глубины заложения фундамента достигается путем уплотнения грунта под подошвой фундамента в результате вдавливания металлических труб. Также наличие между приливами анкеров из арматуры повышает эксплуатационную надежность и прочность усиливаемого фундамента, что положительно сказывается на его несущей способности. В то же время труба, заполненная бетоном, обеспечивает защиту анкеров из арматурных стержней от коррозии, что значительно повышает срок эксплуатации усиленного фундамента.
В приливах предусматривалась установка закладных деталей в виде вертикальных металлических труб (см. рис. 6) с шагом 800 мм, которые после бетонирования приливов сохраняли пронизывающие их отверстия. Данное решение было принято для возможности устройства через эти отверстия инъекционных свай по способу, разработанному специалистами ТГАСУ [7]. Аналогичное решение по устройству ростверка с закладными деталями с последующим устройством инъекционных свай было реализовано при усилении фундаментов реконструируемого здания в г. Томске [8, 9]. Данный способ позволит в случае необходимости при недостатке несущей способности основания ввиду его последующего (в процессе эксплуатации здания) ослабления выполнить устройство инъекционных свай [10].
а б
Рис. 6. Техническое решение усиления фундамента здания генетической клиники под внутреннюю стену по оси 8: конструктивное решение (а); общий вид бетонных приливов с закладными деталями из стальных труб (б)
а б
Рис. 7. Техническое решение усиления фундамента здания генетической клиники под наружную стену по оси В: конструктивное решение (а);
общий вид (б)
Фундамент под наружную стену по оси В в осях 5-8 устраивался после полного демонтажа кирпичной стены. Разрушенная часть фундаментов разбиралась, а над оставшейся частью бутового фундамента устраивался железобетонный ростверк (оголовник), превышающий ширину существующего фундамента (см. рис. 7). В краях оголовника с двух сторон аналогично, как и у внутренних стен (см. рис. 6), предусматривались закладные детали из металлических труб. Далее по этому оголовнику возводилась кирпичная стена до проектной отметки.
5. Геотехнический мониторинг при реконструкции здания
В процессе реконструкции здания был организован постоянный геотехнический мониторинг, включающий периодические геодезические наблюдения за перемещениями (осадками) фундаментов и наблюдения за изменением технического состояния существующих строительных конструкций здания. Мониторинг был начат осенью 2003 г. на момент начала работ по обследованию здания. Геодезические наблюдения производились по 22 стеновым осадочным маркам, установленным по периметру здания на пересечении каждой из осей здания. Периодичность наблюдений принята в зависимости от времени года. В период промерзания-оттаивания грунтов периодичность составляла 3 раза в месяц и не реже 1 раза в месяц в остальные периоды года. Периодичность геодезических измерений также корректировалась в зависимости от степени изменения давления в основании фундаментов здания на каждом этапе реконструкции (демонтажа, возведения стен и перекрытий здания). Деформации стен фиксировались по наблюдениям за маяками, установленными на существующие трещины. Маяки были изготовлены из дюбелей и цементно-песчаные. Кроме того, изменение технического состояния строительных конструкций в процессе реконструкции контролировалось путем периодического обследования и фиксации появления новых трещин и повреждений в стенах здания. Периодичность обследования была принята не реже 1 раза в месяц и корректировалась в зависимости от этапа реконструкции.
Реконструкция здания включала следующие основные виды ре-монтно-восстановительных работ:
- усиление всех фундаментов здания;
- усиление несущих кирпичных стен и простенков в подвальной части здания;
- демонтаж и возведение наружной кирпичной стены на участке в осях В,5-8;
- восстановление гидроизоляции всех наружных кирпичных стен здания;
- демонтаж старых и устройство новых монолитных железобетонных перекрытий по металлическим двутавровым балкам;
- возведение кирпичной пристройки в дворовой части здания;
- устройство мансардного этажа на 3-м этаже здания;
- устройство крыши;
- отделочные работы.
Демонтаж и восстановление поврежденных строительных конструкций реконструируемого здания выполнялись по проекту «Межвузовское СПБ» ТГАСУ с научно-техническим сопровождением, осуществляемым кафедрой «Основания, фундаменты и испытания сооружений» ТГАСУ. В процессе научно-технического сопровождения в зависимости от результатов мониторинга в проект реконструкции вносились изменения, касающиеся преимущественно: объемов работ по усилению (восстановлению) конструкций; корректировки способов усиления конструкций. Кроме того, в зависимости от нарастания осадок фундаментов здания [11] корректировалась этапность производства работ на разных участках здания для регулирования давления на грунты основания. Все работы по реконструкции здания были выполнены в период с 2003 по 2008 г. Общий вид здания генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН в процессе реконструкции (после возведения трех этажей) приведен на рис. 8.
а б
Рис. 8. Общий вид здания генетической клиники НИИ медицинской генетики ТНЦ СО РАМН после восстановления (усиления) основных строительных конструкций и надстройки мансардного этажа (февраль 2005 г.):
а - по оси А; б - по оси В
Основные ремонтно-восстановительные работы по реконструкции здания были начаты в марте 2004 г. За зимне-весенний период 2003-2004 гг. здание не отапливалось, окна во многих помещениях подвала были выбиты (особенно на участке в осях 1-5, А-Б), пол залит водой. Поступившая в подвал через оконные проемы поверхностная вода (осень, весна 2003-2004 гг.), просачиваясь через конструкцию пола, увлажнила основание фундаментов и ухудшила их эксплуатационную пригодность. Избыточное замачивание также привело к пучению
грунтов при промерзании и деформациям строительных конструкций. Кроме того, производство работ (демонтаж части строительных конструкций крыши, перекрытий) было начато без учета результатов мониторинга, что привело к усугублению общей ситуации.
В целом эксплуатационная пригодность здания за этот период значительно ухудшилась, в стенах появились новые трещины с шириной раскрытия до 1,5 мм. Результаты геодезических наблюдений за осадками здания показали, что на торцевых участках здания произошло пучение грунтов основания с подъемом фундаментов до 6,0 мм. Причем максимальный подъем наблюдался в мае (рис. 9). Продольная стена по оси А получила осадки до 7-12 мм, сконцентрированные на участках в осях А, 7-10 (рис. 10). На противоположной продольной стене по оси В осадки составили 1-4 мм.
о +-■--■--•--■----
07.05.04 17.05.04 27.05.04 07.06.04 17.06.04 27.06.04 Дата наблюдений
Рис. 9. Графики осадок фундаментов здания на участке в осях А-В, 1-2 в период с 07.05 по 27.06.2004 г.
М-1 М-2 М-3 М-4 М-5 М-6 М-+ М-7 М-9 Номера осадочных марок
Рис. 10. Графики осадок фундаментов здания генетической клиники под наружную стену по оси А в период с 05.2004 г. по 10.2006 г.
Такое развитие ситуации позволило обратить внимание Заказчика и Подрядной строительной организации на важность учета результатов мониторинга на последующих этапах реконструкции. Дальнейшая корректировка этапов демонтажа и последующего возведения строительных конструкций здания (включая надстройку мансардного этажа и устройство пристройки) позволила контролировать степень загруже-ния грунтов основания по всему периметру здания. Такой контроль позволил исключить последующее развитие неравномерных осадок здания. За весь дальнейший период реконструкции здания (с июля 2004 г. по октябрь 2006 г.) дополнительные осадки здания составили не более 7,0-10,0 мм (рис. 10). При этом образование дополнительных трещин в стенах здания за весь последующий период реконструкции (с июля 2004 г. по октябрь 2008 г.) не произошло, а изменение ширины раскрытия существующих трещин в стенах не превышало 0,3 мм.
Библиографический список
1. Коновалов П.А., Коновалов В.П. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. - 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во АСВ, 2011. - 384 с.
2. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. - Нортхэмптон: STT; Томск: STT, 2007. - 476 с.
3. Braja M.Das. Principles of foundation engineering. - 6th ed. - Toronto (Canada): Nelson, 2007. - 750 p.
4. Мальганов А.И., Плевков B.C., Полищук А.И. Восстановление и усиление строительных конструкций аварийных и реконструируемых зданий. - Томск: Изд-во Том. ун-та, 1992. - 456 с.
5. Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of club foundations constructed in dense urban settings onsettlement of existing buildings // Soil Mechanics and Foundation Engineering. - 2013. - Vol. 50, no. 5. - P. 194.
6. Пат. 49542. Российская Федерация, МПК7 E 02 D 27/08. Устройство для усиления фундамента / А.И. Полищук, A.A. Лобанов, C.B. Коновалов, Д.И. Таразанов; опубл. 27.11.05, Бюл. № 33.
7. Пат. 2238366. Российская Федерация, МПК7 E 02 D 5/34. Способ устройства инъекционной сваи / А.И. Полищук, О.В. Герасимов, A.A. Петухов, Ю.Б. Андриенко, С.С. Нуйкин; опубл. 20.10.04, Бюл. № 29.
8. Полищук А.И., Петухов А.А. Усиление фундаментов зданий в г. Томске с использованием свай // Геотехнические проблемы строительства на просадочных грунтах в сейсмических районах: тр. III Центр.-Азиат. междунар. геотехн. сими.: в 2 т. / Науч.-исслед. и про-ект.-изыск. ин-т «САНИИОСП» Гос. ком. стр-ва и арх. Респ. Таджикистан. - Душанбе, 2005. - Т. 1. - С. 198-201.
9. Опыт усиления фундаментов реконструируемых зданий инъекционными сваями / А.И. Полищук, А.А. Петухов, Р.В. Шалгинов, А.А. Тарасов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. -2014. - № 3. - С. 129-142. DOI: http: //dx.doi.org/10.15593/2224-9826/2014.3.10
10. Brandl H. Micropiles for underpinning/undercrossing of historical buildings // Conference Reconstruction of Historical cities and geotech-nical engineering. - St. Petersburg, Russia, 2003. - P. 119-126.
11. Винников Ю.Л., Мирошниченко I.B. Удосконалення методики визначення осщань бyдiвeль на набивних палях у пробитих сверд-ловинах // 36ipHHK наукових праць. Cepiя: Галузеве машинобудування, 6yfliBHH4TBO / Полтавський нащональний техшчний ушверситет iMeHi Юр1я Кондратюка. - Полтава, 2013.- Вии. 3 (38). - С. 82-89.
References
1. Konovalov P.A., Konovalov V.P. Osnovaniia i fundamenty rekon-struiruemykh zdanii [Bases and foundations reconstructed buildings]. Moscow: Assotsiatsiia stroitel'nykh vuzov, 2011. 384 p.
2. Polishchuk A.I. Osnovy proektirovaniia i ustroistva fundamentov rekonstruiruemykh zdanii [Basics of design and installation of foundations reconstructed buildings]. Nortkhempton: STT; Tomsk: STT, 2007. 476 p.
3. Braja M.Das. Principles of foundation engineering. Toronto (Canada): Nelson, 2007. 750 p.
4. Mal'ganov A.I., Plevkov V.S., Polishchuk A.I. Vosstanovlenie i usilenie stroitel'nykh konstruktsii avariinykh i rekonstruiruemykh zdanii [Restoration and strengthening of building structures damaged and reconstructed buildings]. Tomsk: Tomskii universitet, 1992. 456 p.
5. Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of club foundations constructed in dense urban settings onsettlement of existing buildings. Soil Mechanics and Foundation Engineering, 2013, vol. 50, no. 5, pp. 194.
6. Polishchuk A.I., Lobanov A.A., Konovalov S.V., Tarazanov D.I. Ustroistvo dlia usileniia fundamenta [Device for strengthening the foundation]. Patent 49542. Rossiiskaia Federatsiia, MPK7 E 02 D 27/08.
7. Polishchuk A.I., Gerasimov O.V., Petukhov A.A., Andrienko Iu.B., Nuikin S.S. Sposob ustroistva in» ektsionnoi svai [The method of injection piles]. Patent 2238366. Rossiiskaia Federatsiia, MPK7 E 02 D 5/34..
8. Polishchuk A.I., Petukhov A.A. Usilenie fundamentov zdanii v gorode. Tomske s ispol'zovaniem svai [Shoring the foundations of buildings in Tomsk using piles]. Trudy III Tsentral'no-Aziatskogo mezhdunarodnogo geotekhnicheskogo simpoziuma "Geotekhnicheskie problemy stroitel'stva na prosadochnykh gruntakh v seismicheskikh raionakh. Dushanbe, 2005, vol. 1, pp. 198-201.
9. Polishchuk A.I., Petukhov A.A., Shalginov R.V., Tarasov A.A. The experience of foundation strengthening of reconstructed buildings by injection piles. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Stroitel'stvo i arkhitektura, 2014, no. 3, pp. 129-142. DOI: http: //dx.doi.org/10.15593/2224-9826/2014.3.10
10. Brandl H. Micropiles for underpinning/undercrossing of historical buildings. Conference Reconstruction of Historical cities and geotechnical engineering. Saint-Petersburg, Russia, 2003, pp. 119-126.
11. Vinnikov Iu.L., Miroshnichenko I.B. Udoskonalennia metodiki viznachennia osidan' budivel' na nabivnikh paliakh u probitikh sverdlovinakh [Improved methods of determining the residue of buildings on filling piles in wells]. Zbirnik naukovikh prats'. Seriia: Galuzeve mashinobuduvannia, budivnitstvo. Poltava, 2013, vol. 3 (38), pp. 82-89.
Получено 27.01.2015
Сведения об авторах
Полищук Анатолий Иванович (Краснодар, Россия) - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Основания и фундаменты» Кубанского государственного аграрного университета (350044, г. Краснодар, Калинина ул., 13, e-mail: ofpai@mail.ru).
Петухов Аркадий Александрович (Томск, Россия) - кандидат технических наук, доцент кафедры «Основания, фундаменты и испытания сооружений» Томского государственного архитектурно-строительного университета (634003, г. Томск, ил. Соляная, 2, e-mail: paa5579@mail.ru).
Таюкин Геннадий Иванович (Томск, Россия) - кандидат технических наук, доцент, исполняющий обязанности заведующего кафедрой «Основания, фундаменты и испытания сооружений» Томского государственного архитектурно-строительного университета (634003, г. Томск, пл. Соляная, 2, e-mail: tgi52@mail.ru).
About the authors
Anatolii I. Polishchuk (Krasnodar, Russian Federation) - Doctor of Technical Sciences, Professor, Head of Department of Beds and Foundations, Kuban State Agrarian University (13, Kalinina st., Krasnodar, 350044, Russian Federation, e-mail: ofpai@mail.ru).
Arkadii A. Petukhov (Tomsk, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Department of Beds, Foundations and Structure Test, Tomsk State University of Architecture and Building (3, Solianaya sq., Tomsk, 634003, Russian Federation, e-mail: paa5579@mail.ru).
Gennadii I. Taiukin (Tomsk, Russian Federation) - Ph.D. in Technical Sciences, Associate Professor, Head of Department of Beds, Foundations and Structure Test, Tomsk State University of Architecture and Building (3, Solianaya sq., Tomsk, 634003, Russian Federation, e-mail: tgi52@mail.ru).
