CC BY
11Научно-технический и производственный журнал
-------ЖИЛИЩНОЕ ---
СТРОИТЕЛЬСТВО
Underground construction
УДК 624.159.4
О.А. МАКОВЕЦКИЙ1, канд. техн. наук, С.С. ЗУЕВ2, заместитель генерального директора (s.zuev@inbox.ru)
1 Пермский национальный исследовательский политехнический университет (614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29) 2 ОАО «НЬЮ ГРАУНД» (614081, г. Пермь, ул. Кронштадтская, 35)
Усиление фундаментов строящегося здания струецементными сваями на Рязанском проспекте в Москве
В геотехническом строительстве часто встречаются ситуации, когда в ходе строительства и эксплуатации зданий и сооружений изменяются (повышаются) нагрузки на существующие фундаменты. В этом случае требуется выполнение грамотного прогноза развития геотехнической ситуации и принятие мер по усилению фундаментов. Опыт действий в такой ситуации приведен в данной публикации. В связи с изменением назначения здания и его этажности увеличился комплекс нагрузок на фундаментную конструкцию. Существующие фундаментные плиты не обеспечивают требуемого характера распределения напряжений на грунтовое основание и нормативную величину разности осадок, поэтому принято решение выполнить усиление существующих фундаментов сваями, выполняемыми по технологии струйной цементации грунта.
Ключевые слова: механическая безопасность, геотехнический прогноз, высоконагруженные сваи, струйная цементация грунта.
O.A. MAKOVETSKY1, Candidate of Sciences (Engineering), S.S. ZUEV2, Deputy General Director (s.zuev@inbox.ru) 1 Perm National Research Polytechnic University (29, Komsomolsky Avenue, 614990, Perm, Russian Federation) 2 OAO «New Ground» (35, Kronshtadtskaya Street, Perm, 614081, Russian Federation)
Foundation Underpinning of a Building under Construction with Jet Grouting Piles in Ryazansky Avenue in Moscow
In geotechnical construction, quite frequent are situations when during the construction and operation of buildings and structures the loads on the existing foundations change (increase). In this case a competent forecast of geotechnical situation development and adoption of measures for strengthening foundations are necessary. The experience of actions in such a situation is presented in this article. In connection with the change in functions of the building and in the number of storeys in it a complex of loads on the foundation structure has increased. Existing foundation slabs don't ensure the required character of stress distribution on the earth foundation and normative value of difference in sediments, that's way it is decided to strengthen the existing foundations with piles executed according to the technique of soil jet grouting.
Keywords: mechanical safety, geotechnical forecast, high load piles, jet grouting of soil.
Характеристика объекта. Неоконченное строительство здания многофункционального делового комплекса расположено по адресу: Москва, Рязанский пр., 20. Габаритные размеры здания 128x96 м. Основные несущие конструкции монолитные железобетонные. Колонны расположены по сетке 8x8 м. В качестве фундамента здания устроена монолитная железобетонная плита толщиной от 500 до
Рис. 1. Фрагмент плана свайного поля 9'2014 ^^^^^^
1000 мм. В настоящее время существует подземный этаж здания и часть надземного этажа.
В геологическом строении площадки строительства принимают участие четвертичные техногенные и аллювиальные отложения. Литологическое строение площадки: насыпные грунты мощностью 2,8-3,5 м; пески мелкой и средней крупности, вскрытая мощность 15,2-18,3 м. Грунтовые
рвд
Инъекционная
Рис. 3. Опрессовка оголовка сваи
- 1д7
Существующая ж/б плита
0 240 мм
Опрессовка из цементно песчаного раствора НЦ 500
чтшш 1ттш
Цементно-грунтовая свая Прочностьствола сваи 8-10 МПа
т
7ГС7
^ §
■*■ Отм. низа плиты
Рис. 2. Характерное сечение со сваей
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
Рис. 4. Проходка технологического отверстия
Рис. 5. Выполнение грунтобетонной сваи
Стяжные устройства для соединения балок Стальная распределительная балка
Разрез а-а
Гидравлический домкрат Уп°рная Стальная
плита упорная балка
Анкерные
■"■ Отм. низа плиты
Опытная
Анкерные сваи
Рис. 6. Схема проведения испытаний
Рис. 7. Схема нагружающей системы
Рис. 8. Монтаж нагружающей системы
воды встречены в слое песков средней крупности на глубине 7,7-7,8 м от поверхности.
Геотехническая ситуация. В связи с изменением назначения здания и его этажности увеличился комплекс нагрузок на фундаментную конструкцию. Существующие фундаментные плиты не обеспечивают требуемого характера распределения напряжений на грунтовое основание и нормативную величину разности осадок. Принято решение выполнить усиление существующих фундаментов сваями, выполняемыми по технологии струйной цементации
Рис. 9. Проведение статических испытаний
грунта (Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения / Под общей ред. В.А. Ильичева и Р.А. Мангушева. М.: АСВ, 2014.). На рис. 1 представлен фрагмент свайного поля усиления, на рис. 2 - характерное сечение с конструкцией усиления. Общее количество свай усиления 1070 шт. Нагрузка на одну сваю 2000-2200 кН. Проектная длина сваи 10 м.
Техническое решение. В местах устройства свай усиления в существующей фундаментной плите устраиваются сквозные технологические отверстия диаметром 240 мм.
Научно-технический и производственный журнал
Underground construction
Р, кН
1 -3 -5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43
Ступени нагруже-ния,кН
- - 300 - 600
-- ■ 900
— ■ 1200 - 1500
---1800
2100 — 2400 2600 2800 3000
Рис. 10. Результаты статических испытаний сваи длиной 8м: а — осадка — нагрузка; б — осадка — время
Р, кН мин
3 5 7 9 11 13
! 15
со
17 19 21 23 25 27 29 31
Рис. 11. Результаты статических испытаний сваи длиной 10м:
3
5
7
9
11
13
I 15 ся
17 19 21 23 25 27 29 31
а — осадка — нагрузка; б — осадка — время
Ступени нагруже-ния,кН
-,-300 600 900 =■ = 1200 -1500
---1800
-—2100 — 2400
■-2700
3000
Бурение производится алмазными коронками станком HILTI DD-200; общая длина бурения 898 п. м.
Сваи выполняются буровой установкой Beretta T-43 по схеме Jet-1 с расходом цемента 350-450 кг на 1 п. м. Расчетный диаметр сваи 600 мм. Для восприятия осевой вдавливающей нагрузки сваи армируются центральным сердечником: труба 159x6 мм, нижнее сечение трубы заглушено, после погружения сердечника он заполняется песко-
бетоном М300. Пространство между сердечником и фундаментной плитой чеканится бетоном на мелком заполнителе. После набора прочности оголовок сваи опрессовывает-ся цементно-песчаным раствором НЦ-500 под давлением 20 МПа для обеспечения совместной работы конструкции усиления с существующим фундаментом (рис. 3-5).
Геотехнический мониторинг. Существует скептическое мнение о возможности использования грунтобетонных
92014
49
t, мин
Подземное строительство
ц м .1
Научно-технический и производственный журнал
элементов в качестве высоконагруженных свай. В связи с этим для подтверждения обоснованности принятого технического решения проведены статические испытания свай вдавливающей нагрузкой. Была выполнена серия испытаний свай длиной 8; 10; 12 м. Схема проведения испытаний показа на рис. 6, 7; ход испытаний на рис. 8, 9.
В качестве силовой конструкции использовалась сборная 12-метровая стальная балка индивидуального изготовления. В качестве анкерной системы выполнены шесть грунтобетонных свай длиной 10 м с сердечником из металлической трубы. Балка соединялась с анкерными сваями через опорные узлы на сварке.
Вдавливающая нагрузка на сваю передавалась через опорную плиту с помощью двух гидравлических домкратов ДГ-200. Величина усилия контролировалась по давлению в гидравлической системе согласно тарировочной зависимости. Вертикальные перемещения фиксировались с помощью прогибомеров 6ПАО.
Предельная нагрузка для испытаний была принята 3000 МПа; ступень нагружения 300 кН. За критерий условной стабилизации деформаций принята скорость развития деформаций 0,1 мм за 2 ч. За критерий достижения несущей способности сваи - развитие абсолютной осадки, пре-
вышающей 40 мм. Требуемую по проекту несущую способность показали сваи длиной 10 и 12 м. Результаты испытания свай длиной 8 и 10 м показаны на рис. 10, 11.
Таким образом, экспериментально подтверждена возможность использования грунтобетонных элементов в качестве высоконагруженных свай, работающих на вдавливающую нагрузку. Требуемая несущая способность сваи обеспечена как по грунту, так и по прочности конструктивного элемента.
Заключение. Методы полевого контроля получаемых характеристик грунтобетонных элементов разработаны и опробованы на ряде аналогичных объектов [1]. Но наиболее показательным методом контроля являются натурные испытания, подтверждающие правильность принятых инженерных решений и качество выполненных работ по усилению существующих фундаментных конструкций.
Рассмотренный метод обеспечения геотехнической безопасности зданий и сооружений при помощи устройства дополнительных грунтобетонных свай, положения проектирования, производства работ и контроля их качества является одной из основных составляющих разрабатываемого в настоящее время технического регламента на применение технологии струйной цементации грунта.
Литература
References
Маковецкий О.А, Зуев С.С., Хусаинов И.И. Применение струйной цементации для устройства подземных частей комплексов // Жилищное строительство. 2013. № 9. С. 10-14.
Zuev S.S., Makovetsky O.A., Khusainov I.I. The use of jet grouting for construction of underground parts of complexes. Zhilishhnoe stroitel'stvo [Housing Construction]. 2013. No. 9, pp. 10-14. (In Russian).
