Основные принципы защиты существующей застройки при устройстве подземных сооружений.

Мероприятия по защите окружающей застройки, их конструктивные решения, методы производства работ и их объемы непосредственно связаны с принятыми решениями по вновь строящемуся объекту. Проектные решения по строительству нового объекта и защите окружающей застройки должны приниматься на основе анализа их взаимодействия. Для достижения оптимального решения разработку проектов защиты существующих сооружений следует осуществлять в составе проекта вновь строящегося объекта.

Размер зоны влияния нового строительства обусловливает следующий комплекс факторов:

— вид строительства (подземное сооружение, коллекторные сети и др.);

— нагрузки, передаваемые на основание;

— грунтовые условия;

— соотношение отметок заложения фундаментов проектируемого здания и окружающей застройки;

— глубина котлована и способ его ограждения;

— технология производства работ;

— способ возведения подземного сооружения (открытый, закрытый);

— наличие дренажей или водопонижения.

При определении зоны влияния следует также учитывать возможное влияние строительства на изменение режима подземных вод и на активизацию опасных геологических процессов.

Для выдачи технического задания на изыскания размер и конфигурация зоны влияния устанавливаются проектировщиком на основании имеющегося опыта с использованием имеющихся архивных материалов изысканий.

[adsshortcode]

Ориентировочные размеры зоны влияния для некоторых способов ограждения котлована в зависимости от его глубины Нк, м, составляют:

— 5Нк при использовании для ограждения «стены в грунте» с креплением анкерными конструкциями;

— 4Нк при использовании ограждения из завинчиваемых свай с креплением распорками;

— 3Нк при использовании для ограждения «стены в грунте» с креплением распорками;

— 2Нк при использовании «стены в грунте» под защитой перекрытия строящегося здания.

На стадии «Проект» размер зоны влияния наиболее достоверно может быть определен расчетом на основе математического моделирования численными методами (например, МКЭ). Для выполнения этого прогноза рекомендуется привлекать специализированные организации по геотехнике.

7.3. Для зданий и сооружений, попадающих в зону влияния устройства подземных сооружений, должны быть выполнены:

— инженерно-геологические изыскания в составе и объемах, обеспечивающих прогноз дополнительных деформаций оснований существующих сооружений от влияния нового строительства;

— обследование оснований, фундаментов и верхних конструкций эксплуатируемых зданий и установлена категория состояния их конструкций (см. приложение А);

— прогноз дополнительных деформаций оснований фундаментов и сравнение их с предельными величинами дополнительных деформаций для данной конструкции и категории их состояния.

Обязательной составной частью строительства на площадках, где устройство подземных сооружений осуществляется в условиях плотной застройки, является мониторинг поведения эксплуатируемых зданий, попадающих в зону влияния нового строительства (см. раздел 8).

При обследовании существующих зданий, попадающих в зону влияния устройства подземных сооружений, целесообразно установить кривизну подошвы фундаментов ρ (1/м), которая определяется по результатам специальных измерений наклонов фундаментов прибором — измерителем кривизны, или вычисляется по результатам геодезических измерений осадок марок, установленных по контуру здания в его цоколе, в точках с координатами х, х + Δх, х + 2Δх, по формуле:

где S(x) — осадка здания в точке с координатой х, м;

S(x + Δx) — осадка здания в точке с координатой x + Δx, м;

S(x + 2Δx) — осадка здания в точке с координатой x + 2Δx, м;

Δx = 5 — 10 м.

[adsshortcodetwo]

Предельные значения кривизны приведены в таблице 7.1.

Таблица 7.1

Основными методами защиты существующих зданий, попадающих в зону влияния нового строительства, являются:

— усиление оснований и фундаментов, а также верхних конструкций зданий;

— устройство разделительной (отсечной) стенки;

— нагнетание в ограниченный объем грунта твердеющего раствора — компенсационное нагнетание.

В качестве методов усиления оснований и фундаментов применяют следующие: увеличение опорной площади существующих ленточных и столбчатых фундаментов; устройство дополнительных фундаментов; подведение плитного фундамента; пересадку фундаментов на сваи различных видов и способов погружения и изготовления; химическое закрепление грунтов основания.

Наиболее эффективными и безопасными являются методы усиления оснований и фундаментов с помощью свай вдавливаемых, бурозавинчиваемых, буроинъекционных, буронабивных и грунтоцементных (по технологии «jet-grouting»), т.е. технологии, не создающие динамических воздействий.

Эффективной мерой, направленной на уменьшение влияния подземного строительства на существующие здания, является устройство разделительной (отсечной) стенки.

Жесткость и глубина разделительной стенки определяются расчетом и должны обеспечить ограничение горизонтальных смещений грунта в основании существующего здания.

В качестве разделительной стенки могут быть использованы:

— «стена в грунте»;

— шпунтовый ряд;

— стенка из свай различных видов и способов погружения.

Применение шпунта, свай и других элементов (труб, металлических прокатных элементов), погружаемых забивкой, в условиях близрасположенной существующей застройки не рекомендуется. Допустимость применения забивки вблизи существующих зданий следует устанавливать только по результатам пробной забивки с участием специализированных организаций для определения уровня вибрационного воздействия и его соответствия нормативным ограничениям.

Опыт строительства позволяет сделать вывод, что способ завинчивания свай при реализации мероприятий по обеспечению сохранности существующих зданий вблизи строящихся подземных сооружений путем устройства разделительных стенок является наиболее приемлемым как с технической, так и с экономической точки зрения.

На основе обобщения опыта исследования влияния на существующие здания проходки вблизи них коммуникационных коллекторов диаметром до 4 м, сооружаемых щитовым методом с открытым забоем, в таблице 7.2 приведены рекомендации по эффективности применения разделительных стенок из бурозавинчивающихся свай. При этом учтена категория состояния конструкций (приложение А) и относительная удаленность прокладки коллектора от существующих фундаментов m = (H — h)/L, где Н — глубина заложения коллекторного тоннеля, h — глубина заложения фундамента здания, L — расстояние в плане от здания до тоннеля.

Компенсационное нагнетание при использовании его для защиты окружающей застройки производится таким образом, чтобы создать вертикальный геотехнический барьер на пути распространения волны изменения напряженно-деформированного состояния грунта в процессе выполнения работ по строительству подземного сооружения.

В качестве твердеющего раствора используют цементный раствор с добавками и заполнителем. Нагнетание раствора производится с помощью погруженных в грунт специальных инъекторов (рис. 7.1) по манжетной технологии методом многократной инъекции небольших объемов раствора. Процесс нагнетания должен сопровождаться мониторингом поведения поверхности грунта и защищаемого сооружения.

Рис. 7.1. Конструкция трубы-инъектора

Таблица 7.2

При устройстве вблизи существующей застройки глубоких котлованов вид ограждающей конструкции котлована практически не влияет на значения осадок зданий и сооружений. Определяющим фактором, влияющим на осадки, является вид крепления ограждающей конструкции (анкерное крепление, распорки и раскосы, крепление перекрытиями при строительстве методами «сверху-вниз» и «вверх-вниз»). При этом наибольшее влияние оказывает анкерное крепление и наименьшее — крепление перекрытиями. Рекомендуемые методы крепления ограждения котлована приведены в табл. 7.3, составленной на основе обобщения опыта строительства в г. Москве.