CC BY
2BUILDING STRUCTURES, BUILDINGS AND STRUCTURES Строительные конструкции, здания и сооружения
НАУЧНАЯ СТАТЬЯ УДК: 69.07
DOi: 10.24412/2409-4358-2023-3-121-125
Технические решения по предотвращению крена строящегося здания, вызванного незапланированным ухудшением свойств основания
Егоров Е.А.1
1 Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет «НИУ МГСУ»: 129337, Центральный федеральный округ, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26; tous2004@mail.ru;
АННОТАЦИЯ
В процессе проектирования зданий и сооружений - объектов капитального строительства, на строительной площадке выполняются все необходимые изыскания, регламентируемые действующими нормативными документами. Большую роль при выборе типа фундаментов, играют результаты выполненных инженерно-геологических изысканий. Неоднородность инженерно-геологических напластований, даже в пределах одного конкретного участка, может заставить проектировщиков отразить в проектных решениях различные способы устройства фундаментов для одинаковых по нагрузкам и этажности корпусов жилой застройки, в том числе и типовых серий. Выполнение расчётов в современных программных комплексах отлично решает задачи проектирования. По результатам расчётов можно оптимально подобрать материал и сечение основных несущих конструкций с учётом предъявляемых требований эксплуатационной надёжности и долговечности. Однако, в процессе строительства, могут возникнуть неучтённые при проектировании факторы, которые способны оказать негативное влияние на несущую способность и последующую эксплуатацию объекта. Одним и таких факторов может являться внезапное ухудшение физико-механических свойств грунтового основания, вызванное как объективными, так и субъективными причинами. При этом строительство объекта ведётся выше нулевого цикла, фундаменты и часть этажей уже выполнены. В статье приведены примеры технических решений по предотвращению крена строящегося многоэтажного здания, вызванного незапланированным ухудшением свойств грунтов основания, в районе д. Островцы Раменского городского округа Московской области. Даны и проанализированы результаты выполнения работ. Исследованы причины негативных процессов. Результаты исследования могут быть полезны при проектировании и последующим строительстве современных зданий в аналогичных условиях.
Ключевые слова: фундамент, грунт, основание, осадка, крен, мониторинг, строительство.
ДЛЯ ЦИТИРОВАНИЯ: Е.А. Егоров. Технические решения по предотвращению крена строящегося здания, вызванного незапланированным ухудшением свойств основания // Новые технологии в строительстве. 2023. Т. 9, Вып. 3, С. 121-125, 00!; 10.24412/2409-4358-2023-3-121-125
ORIGINAL ARTiCLE
TECHNiCAL SOLUTIONS TO PREVENT THE IRON OF A BUILDING UNDER CONSTRUCTION CAUSED BY UNPLANNED DEVELOPMENT OF FOUNDATION PROPERTIES
Egorov E.A.1
1 National Research Moscow State University of Civil Engineering «NRU MGSU»: 129337, Central Federal District, Moscow, Highway Yaroslavskoe,
26; tous2004@mail.ru;
ANNOTATION
In the process of designing buildings and structures - capital construction projects, all necessary surveys are carried out at the construction site, regulated by current regulatory documents. When choosing the type of foundation, the results of geotechnical surveys play a major role. The heterogeneity of engineering-geological strata, even within one specific area, can force designers to reflect in design solutions various methods of constructing foundations for residential buildings with the same loads and number of floors, including standard series. Performing calculations in modern software systems perfectly solves design problems. Based on the calculation results, it is possible to optimally select the material and cross-section of the main load-bearing structures, taking into account the requirements for operational reliability and durability. However, during the construction process, factors that were not taken into account during design may arise that can have a negative impact on the load-bearing capacity and subsequent operation of the facility. One such factor may be a sudden deterioration in the physical and mechanical properties of the soil base, caused by both objective and subjective reasons. At the same time, the construction of the facility is carried out above the zero cycle; the foundations and part of the floors have already been completed. The
!D s —I 33
с
о
—I
с
33
m , го
!D СО
О
s —I 33
с
о
—I
с
33
m
со
© Егоров Е.А., 2023
article provides examples of technical solutions to prevent the tilting of a multi-storey building under construction, caused by an unplanned deterioration of the properties of foundation soils, in the area of the village of Ostrovtsy, Ramensky urban district, Moscow region. The results of the work are given and analyzed. The causes of negative processes have been studied. The results of the study may be useful in the design and subsequent construction of modern buildings in similar conditions.
Keywords: foundation, soil, base, settlement, roll, monitoring, construction.
FOR CITATION: E.A. Egorov. TECHNICAL SOLUTIONS TO PREVENT THE IRON OF A BUILDING UNDER CONSTRUCTION CAUSED BY UNPLANNED DEVELOPMENT OF FOUNDATION PROPERTIES // New Technologies in Construction. 2023. Vol. 9, Issu 3, Pp. 121-125, DOI: 10.24412/2409-4358-2023-3-121-125
ВВЕДЕНИЕ
£ >
&
о о
о
<
d
to
J
>
о
о
Современное строительство жилых районов характеризуется высокими темпами производства работ и возможностью одновременно возводить большое количество зданий. При этом, достаточно большие по площади участки, могут застраиваться, как одной крупной организацией, так и несколькими. Концепция застройки жилых многоквартирных домов определяется исходя из норм градостроительного проектирования и коммерческим спросом на новые квадратные метры [1]. При высоком спросе и стоимости застройщики стараются максимально увеличить количество продаваемых квадратных метров жилья и коммерческих площадей, расположенных обычно на первых нежилых этажах [2]. При этом застройщики, в большинстве своём, стараются оставить минимально допустимые по ширине дороги и проезды, а также обеспечить минимально допустимое количество парковочных мест. Но, при всём при этом, количества парко-вочных мест часто не хватает для обеспечения требований нормативных документов и тогда застройщики идут на увеличение общей стоимости проектных и строительных работ, устраивая подземный паркинг [3]. И если по количеству надземных этажей застройщик ограничен архитектурными требованиями и, например, требованиями строительства разрешённой максимальной этажности, в данном конкретном регионе, то количество подземных этажей легко может быть и 2 и 3 и даже 5, если у застройщика есть финансовые возможности для их устройства и если он уверен, что эти подземные площади будут в дальнейшем коммерчески реализованы. Поэтому в районах, где спрос на новое жильё высокий, существует спрос и на собственное пар-ковочное место, которое гарантирует, что имея собственный автомобиль, человек сможет, вернувшись с работы или иной поездки, не тратить время на поиск парковки у придомовой территории [4]. В 2015 году одновременно различными застройщиками велась массовое строительство жилых 9-17-ти этажных жилых домов в районе
д. Островцы Раменского городского округа Московской области. Автор статьи осуществлял геотехнический мониторинг за строящимся 17-ти этажным зданием.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Инженерно-геологические изыскания участка строительства были обычными для Московского региона. Вся территория застройки подходила для устройства фундаментов на естественном основании. На момент выполнения изысканий и проектирования несущая способность грунта основания была достаточной. Площадка строительства имела плавный уклон с севера на юг, который продолжался и за пределами площадки, на расстояние 2-3 км до реки Москвы. Строящийся 17-ти этажный дом был запроектирован на плитном фундаменте, на естественном основании. После устройства фундамента и цокольной части были установлены геодезические марки для выполнения геотехнического мониторинга. После возведения первых 3-х этажей были зафиксированы значительные неравномерные осадки строящегося здания, превышающие прогнозные в 2-3 раза, для этого периода строительства. Причём осадка южной части здания была выше, чем северной части, что свидетельствовало о возникновении крена. После возведения 4-го и 5-го этажей развитие осадок и крена продолжилось. Для установления причин автором статьи была ещё проанализирована проектная документация, расчёты, результаты инженерно-геодезических изысканий и акты выполненных строительных работ. По результатам анализа таких осадок и крена не должно было возникнуть, но, тем не менее, они были зафиксированы. Тогда было принято решение выполнить дополнительные инженерно-геологические испытания, выполнив 8 скважин по контуру строящегося здания. Их результат всех обескуражил, и проектировщиков, и строителей. Уровень надъюрского водоносного горизонта
был выше на 3-3,5 м по сравнению с результатами изысканий, выполненными перед началом строительства, а модуль деформации некоторых суглинков, которые находились в сжимаемой толще под строящимся зданием, уменьшился более чем в 2 раза, причём это было наиболее выражено в южной части здания. То есть причина, по которой возникли осадка и крен, была определена. Но теперь возникла необходимость определить, почему снизилась несущая способность грунта основания, и произошёл такой серьёзный подъём уровня грунтовых вод. Строительные работы по откопке котлована и устройству фундамента теоретически могли бы вызвать небольшое разуплотнение грунта, например, если немного «перебрать» в глубину при откопке, но они не могли бы быть такими значительными. А уровень грунтовых вод был стабильным и также не мог просто так подняться.
К югу от строящегося здания, на расстоянии 50-80 м располагался другой участок застройки, на котором одновременно возводилось несколько 9-17-ти этажных корпусов с общим подземным паркингом. Их проектирование и строительство осуществлялось другими организациями [5]. Обратившись к ним и запросив проектную документацию, мы увидели, что для устройства своего подземного паркинга они выполнили большую по протяжённости «стену в грунте» как раз с юга от нашего объекта. Известно, что «стена в грунте» является одновременно противофильтраци-онной завесой, а в данном конкретном случае её устройство вызвало значительный барражный эффект, так как общий уклон площадки строительства был как раз в южном направлении [6]. Если бы при проектировании был выполнен гидрогеологический прогноз, то он бы показал эффект «барража». И тогда, до начала устройства «стены в грунте» можно было выполнить ряд мероприятий по разгрузке водоносного горизонта, предусмотреть увеличения фильтрационной способности грунта, выполнив дренаж или иные мероприятия. Но такого прогноза не было выполнено, а Государственная экспертиза гидрогеологический прогноз не затребовала, так как соседние участки были свободными, без расположенных на них объектов капитального строительства [7]. Таким образом, все причины, повлекшие «незапланированные» осадки и возникший крен, были установлены. Но, осталось понять можно ли продолжать строительство в данных условиях, или необходимо вносить корректировку в проектную документацию, усиливать фундамент, или увеличивать несущую способность грунта. Потом, непредвиденные обстоятельства начали задерживать стройку, это повлекло дополнительные финансовые издержки. И встал вопрос, кто их сможет покрыть [8].
Для понимания возможности возобновления строительства был предпринят ряд мер. В первую очередь выполнен расчёт строящегося здания, с учётом фактических характеристик грунта и уровня грунтовых вод. Результаты расчётов были крайне неудовлетворительны. Здание имело неравномерную осадку, превышающую предельно допустимые значения и соответственно недопустимый крен. Продолжать строительство в таких условиях было точно нельзя. Наименее затратными казались предложения по понижению уровня грунтовых вод, но основной причиной неравномерной осадки было изменение консистенции суглинков, уменьшение их модуля деформации. Соответственно изменение гидрогеологического режима не привело бы к положительным результатам, и в текущих обстоятельствах наличие таких суглинков в сжимаемой толще, в любых условиях, не давало надёжности строящемуся объекту. Не представлялось возможности спрогнозировать их несущую способность, так как процесс замачивания мог продолжаться и модуль деформации стать ещё меньше, а текучесть больше. Принимая во внимание вышеизложенные обстоятельства, было принято решение усиливать фундамент, а затем продолжать строительство оставшихся этажей. Для усиления существующего фундамента были рассмотрены следующие решения: 1. усиление грунтов основания методом цементации через направленный гидроразрыв. 2. Подведение горизонтальных армирующих элементов под существующую фундаментную плиту. 3. Усиление фундамента буроинъекционными сваями. Каждый из этих способов имеет свои преимущества и недостатки и может быть реализован при различных обстоятельствах. При аналогичных условиях на первое место выходит экономическая эффективность и временная составляющая. В данном случае, вопрос скорейшего продолжения строительства с был очень важным, так как часть квартир была 5 продана покупателям на этапе откопки котлова- ^ на и стоял конкретный срок ввода жилого дома со в эксплуатацию. Проведя моделирование работы и фундамента с учётом 3-х различных вариантов С усиления, наиболее надёжным, по его резуль- г татам, оказался проверенный временем способ со - усиление буроинъекционными сваями. С эко- ^ номической точки зрения он оказался несколько 5 дороже, чем другие, но технические возможно- П сти строительной организации позволяли немед- % ленно приступить к работам по усилению, тем п самым максимально сокращая задержку сроков % строительства. Г
В таблице 1 приведено краткое сравнение сто- с имости усиления фундамента различными спосо- <= бами. е
Адрес объекта Способ усиления фундамента и стоимость (в ценах 2015 г.)
1. Усиление направленным гидроразрывом 2. Подведение горизонтальных армирующих элементов 3.Усиление буроинъек-ционными сваями
д. Островцы мкр. 1а корпус 5 5,5 млн. рублей 4,9 млн. рублей 6,6 млн. рублей
Таблица № 1 - краткое сравнение стоимости усиления фундамента различными способами.
Таким образом, несмотря на более высокую стоимость варианта усиления буроинъекционны-ми сваями, применили именно этот способ, так как он позволил значительно сократить отставание от графика строительства объекта [9].
После выполнения усиления фундамента строительство здания продолжилось, осадки стабилизировались, и после его окончания осадки не превысили предельно допустимые значения [10].
В настоящее время построенное здание отвечает всем критериям устойчивости и эксплуатационной надёжности.
ВЫВОД.
В процессе строительства здания могут возникнуть непредвиденные ситуации, которые
влияют на эксплуатационную надёжность строящегося объекта. Ухудшение свойств основания фундамента может привести к незапланированным затратам и задержке сроков выполнения строительных работ. В таких случаях важно оперативно обнаружить причину и как можно быстрее предотвратить дальнейшее развитие негативных последствий. Геотехнический мониторинг в процессе строительства всегда даёт полную информацию по объекту и способен обнаружить какие-либо непредвиденные отклонения на самых ранних стадиях развития такой ситуации, которая не соответствует проекту. Соответственно это позволит максимально быстро принять меры и продолжить строительство. Статья основана на выполнении реальных проектных и строительных работ.
ЛИТЕРАТУРА
£ >
&
о о
о
<
d
т
J
>
о
о
1. Сборщиков С.Б. Основные теоретические положения логистики регулирующих воздействий в инвестиционно-строительной сфере // Новые технологии в строительстве. 2022. Т. 8. № 2-3 (36-37). С. 22-29.
2. Москаленко А.И. Многоквартирные жилые дома конца 19-начала 20 веков // Инженерный вестник Дона, 2012, №4 (часть 1). URL: ¡vdon.ru/ru/magazine/archive/n4p1y2012/1102.
3. Горгорова Ю.В. Проектирование гостиниц для природно-климатических условий гор и предгорий Юга России // Инженерный вестник Дона, 2013, №4 URL: ¡vdon.ru/ru/magazine/ archive/n4y2013/2087/.
4. Сборщиков С.Б., Попков А.Г. Технология бестраншейной прокладки труб под дорогами и другими преградами // Сантехника. 2019. № 5. С. 20-29.
5. Свиридов И.А., Сборщиков С.Б. О некоторых особенностях современной организации реновации российских городов // Нормирование и оплата труда в строительстве. 2019. № 5. С. 16-20.
6. Савенок А.Ф., Е.И. Савенок. Основы экологии и рационального природопользования. Минск , 2004. С. 432.
7. Бродач М.М. Теплоэнергетическая оптимизация ориентации и размеров здания // Научные труды НИИ строительной физики. М., 1987. С. 97-101
8. Губернский Ю.Д., Лицкевич В.К. Жилище для человека. М., 1991. С. 35-43.
9. Gihan L. K. Garas, Hala G. El Kady, Ayman H. El Alfy. Developing a new combined structural roofing system of domes and vaults supported by cementitious straw bricks // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2010, №4 URL: arpnjournals. com/jeas/research_papers/rp_2010/jeas_0410_324.pdf.
10. Mohammadjavad Mahdavinejad, Negar Badri, Maryam Fakhari, Mahya Haqshenas. The Role of Domed Shape Roofs in Energy Loss at Night in Hot and Dry Climate (Case Study: Isfahan Historical Mosques Domes in Iran) // American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2013, №6 URL: pubs.sciepub.com/ajcea/1/6/1/.
11. Сборщиков С.Б., Алексанин А.В., Журавлев П.А., Жаров Я.В., Лазарева Н.В. Технология возведения зданий и сооружений (специальный курс) / учебное пособие ISBN: 9785-91418-687-3 УДК: 69:657.92 / ООО "Стройинформиздат". Москва. 2019. С. 318
12. Екимовская В.А. Инжиниринговая схема организации и управления в строительстве // В сборнике: Строительство -формирование среды жизнедеятельности. Сборник материалов семинара молодых учёных XXIV Международной научной конференции. Москва, 2021. С. 138-140.
13. Лазарева Н.В., Лейбман Д.М. Основные положения построения инжиниринговой схемы управления строительным производством // Нормирование и оплата труда в строительстве. 2017. № 11. С. 71-76.
14. Лазарева Н.В. О ресурсообеспечении управления качеством строительной продукции // Нормирование и оплата труда в строительстве. 2017. № 12. С. 58-60.
REFERENCES
1. Sborshchikov S.B. Basic theoretical principles of logistics of regulatory influences in the investment and construction sector // New technologies in construction. 2022. T. 8. No. 2-3 (36-37). pp. 22-29.
2. Moskalenko A.I. Multi-apartment residential buildings of the late 19th and early 20th centuries // Engineering Bulletin of the Don, 2012, No. 4 (part 1). URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/ n4p1y2012/1102.
3. Gorgorova Yu.V. Design of hotels for the natural and climatic conditions of the mountains and foothills of the South of Russia // Engineering Bulletin of the Don, 2013, No. 4 URL: ivdon. ru/ru/magazine/archive/n4y2013/2087/.
4. Sborshchikov S.B., Popkov A.G. Technology for trenchless pipe laying under roads and other obstacles // Plumbing. 2019. No. 5. pp. 20-29.
5. Sviridov I.A., Sborshchikov S.B. On some features of the modern organization of renovation of Russian cities // Rationing and remuneration of labor in construction. 2019. No. 5. pp. 16-20.
6. Savenok A.F., E.I. Savenok. Fundamentals of ecology and environmental management. Minsk, 2004. P. 432.
7. Brodach M.M. Thermal energy optimization of the orientation and dimensions of a building // Scientific works of the Research Institute of Construction Physics. M., 1987. pp. 97-101
8. Gubernsky Yu.D., Litskevich V.K. Housing for a person. M., 1991. P. 35-43.
9. Gihan L. K. Garas, Hala G. El Kady, Ayman H. El Alfy. Developing a new combined structural roofing system of domes and
15. Маслова Л.А. Информационно-аналитическое обеспечение реинжиниринга объектов капитального строительства // Нормирование и оплата труда в строительстве. 2019. № 7. С. 5-12.
vaults supported by cementitious straw bricks // Journal of Engineering and Applied Sciences, 2010, No. 4 URL: arpnjournals.com/ jeas/research_papers/rp_2010/jeas_0410_324.pdf.
10. Mohammadjavad Mahdavinejad, Negar Badri, Maryam Fakhari, Mahya Haqshenas. The Role of Domed Shape Roofs in Energy Loss at Night in Hot and Dry Climate (Case Study: Isfahan Historical Mosques Domes in Iran) // American Journal of Civil Engineering and Architecture, 2013, No. 6 URL: pubs.sciepub.com/ajcea /1/6/1/.
11. Sborshchikov S.B., Aleksanin A.V., Zhuravlev P.A., Zharov Ya.V., Lazareva N.V. Technology of construction of buildings and structures (special course) / textbook ISBN: 978-5-91418-687-3 UDC: 69:657.92 / Stroyinformizdat LLC. Moscow. 2019. P. 318
12. Ekimovskaya V.A. Engineering scheme of organization and management in construction // In the collection: Construction - formation of the living environment. Collection of materials from the seminar of young scientists of the XXIV International Scientific Conference. Moscow, 2021. pp. 138-140.
13. Lazareva N.V., Leibman D.M. Basic provisions for constructing an engineering scheme for managing construction production // Rationing and remuneration of labor in construction. 2017. No. 11. pp. 71-76.
14. Lazareva N.V. On resource provision for quality management of construction products // Rationing and remuneration of labor in construction. 2017. No. 12. P. 58-60.
15. Maslova L.A. Information and analytical support for reengineering of capital construction projects // Rationing and remuneration of labor in construction. 2019. No. 7. P. 5-12.
ОБ АВТОРАХ
Егоров Евгений Александрович - аспирант Корпоративной кафедры строительство объектов атомной отрасли, старший преподаватель кафедры архитектурно-строительного проектирования. Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет «НИУ МГСУ»: 129337, Центральный федеральный округ, г. Москва, Ярославское шоссе, д.26
BIONOTES
The authors declare no conflicts of interests.
Поступила в редакцию 12.07.2023. Одобрено после рецензирования 10.08.2023. Одобрена к публикации 14.09.2023.
(D s —i 33
с
о
Egorov Evgeny Aleksandrovich - Postgraduate student of the Corporate Department of Construction of Nu- r clear Industry Facilities, Senior Lecturer of the Department of Architectural and Construction Design. National 5з Research Moscow State University of Civil Engineering «NRU MGSU»: 129337, Central Federal District, Moscow, ^ Highway Yaroslavskoe, 26 d
n
Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов. s
о s —i 33
The article was submitted 12.07.2023. Approved after peer review 10.08.2023. Approved for publication 14.09.2023. o
33
m
со
