сотрудник
Белгородская область, Россия
сотрудник
ВАК 05.17.00 Химическая технология
ВАК 05.23.00 Строительство и архитектура
УДК 69 Строительство. Строительные материалы. Строительно-монтажные работы
Нередко, в результате строительства зданий и сооружений, даже если прочность грунта обеспечена, возникают деформации основания. При определенных условиях это может затруднить эксплуатацию сооружения и даже привести к аварии. На основании обработки материалов обследования деформированных зданий и сооружений нами были выявлены и обобщены причины деформаций системы «основание – фундаменты - конструкции сооружений». В статье изложен анализ причин деформаций зданий и сооружений и мероприятия по их устранению.
грунт, площадка строительства, инженерно-геологические изыскания, основания, фундаменты, сооружения, деформации
СНиП при замачивании просадочных грунтов предусматривает мероприятия, исключающие вредное влияние возможных просадок на эксплуатационную прочность зданий и сооружений:
- устранение просадочных свойств грунтов путем их уплотнения или закрепления;
- прорезка фундаментами просадочного грунта;
- комплекс мероприятий, включающих частичное устранение просадочных свойств грунтов, конструктивные и водозащитные мероприятия.
Выбор мероприятий должен производиться с учетом типа грунтовых условий по просадочности, вероятности замачивания основания на всю величину просадочной толщи или её части, возможной величины просадки, взаимосвязи проектируемых зданий и сооружений с соседними объектами и коммуникациями и т.п.
Но на прктике не всегда выполняются требования, что показывают обследования деформированных зданий и анализ причин их возникновения. А причин несколько. Одна из них всегда является основной, а остальное сопуствуют и углубляют деформации.
Проектирование фундаментов основывается на данных о видах и свойствах грунтов, слагающих площадку строительства. Одновременно учитываются все особенности характера их залегания и степень обводнения подземными водами. Такие данные получают во время инженерно-геологических изысканий и используют для выбора пласта грунта, способного выдержать нагрузку сооружений. Конструкции фундаментов должны быть наиболее экономичными, а способы их возведения простыми. Недостаток знаний по фундированию, несоблюдение требований СНиП, отсутствие должного внимания к решению различных вопросов устройства фундаментов и к специфическим особенностям просадочных грунтов оснований является источниками серьезных ошибок на практике.
Примером может служить, когда каркас корпуса, покрытия и стеновые панели уже были смонтированы, а отмостка отсутствовала, трубы внутреннего водостока не присоединили к ливневой канализации, что способствовало периодическому замачиванию основания фундаментов во время выпадения атмосферных осадков. При этом, вдоль продольных наружных стен в стеновых панелях могут появиться деформационные трещины. В основании появляются просадочные блюдца, а все приямки и технологические устройства будут заполнены водой. Очень часто при инженерно-изыскательских работах имеет место уменьшение мощности просадочной толщи (особенно когда в толще лессовидных грунтов, встречаются непросадочные прослойки). А все это приводит к ошибкам при проектировании, а именно уменьшается мощность перерабатываемой толщи. Можно заключить, что некачественно выполненные инженерно-геологические изыскания повлекут за собой назначения неправильного способа подготовки основания. А ошибки в производстве работ еще больше усилят деформации конструкций и основания здания.
Нередко значительные деформации возникают в результате промачивания плохо подготовленного основания. Особенно это имеет место, когда для ликвидации просадок применяется способ организованного замачивания без учета конструктивной схемы здания и особенностей грунтовых условий. В результате «мягкая» регулировка нежелательных деформаций не удается, а само замачивание может вызвать непредвиденный, трудно управляемый процесс.
Имеет место и применение химического закрепления оснований, но необходимо учитывать не только физико-механические характеристики, но и химико-минералогический состав грунтов. При этом надо помнить, что применение однорастворной силикатизации в замоченных просадочных грунтах II типа не даст должного эффекта, т.к. они трудно поддаются закреплению обычной однорастворной силикатизацией. При этом надо закреплять всю просадочную толщу. И более предпочтительней будет применение газовой силикатизации.
Неправильная планировка, не выявленные при изысканиях слабые прослойки в основании, не вовремя засыпанные пазухи, низкокачественные работы по устройству оснований, фундаментов и отмосток, аварийное замачивание грунтов основания во время эксплуатации зданий или сооружений, неверное применение методов искусственной подготовки слабых оснований без учета конструктивной схемы зданий и особенностей инженерно-геологических условий каждой строительной площадки – вот основные причины, обусловливающие деформации зданий и сооружений. Возрастающий объем строительства, увеличение этажности и массы оборудования, развитие подземных водоотводов, увеличивают потенциальную возможность появления деформаций зданий и сооружений, если недооценивать последствия вызывающих их причин. Надо всегда помнить, что увеличение срока службы зданий дает возможность экономить трудовые ресурсы, материалы и денежные средства.
Нередко имеют место рекомендации по подготовке оснований и устройству фундаментов без достаточного экономического обоснования. Деформации зданий часто обеспечиваются неправильной эксплуатацией: переувлажнением грунтов основания в результате застоя поверхностных вод, неправильностью сетей водопровода, канализации и теплоснабжения, повышением уровня подземных вод, неправильным размещением поливки цветников, посадок и т.д.
К деформациям зачастую приводит и недостаточный контроль за уплотнением грунта в основаниях зданий и сооружений. При уплотнении грунта в основаниях тяжелыми трамбовками не выдерживается оптимальная влажность: либо она ниже (когда предварительное увлажнение не производится), либо выше (когда предварительное увлажнение чрезмерно или лессы обводнены). В этих случаях просадочность не будет устранена на требуемую глубину, и при замачивании могут произойти деформации.
Замачивание основания из уплотненного лессового грунта при давлениях выше начального просадочного (1,0-1,5 кгс/см2) может нарушить устойчивость грунтов основания. Это обусловлено тем, что уплотненный лессовый грунт основания очень часто представлен пылеватым суглинком, который, хотя и является непросадочным, способен давать большие пластические деформации, поэтому важно реально оценивать несущую способность грунтовых подушек с учетом их влажности и не завышать давления на основание. Это относится и к укатанным катками грунтовым подушкам в том случае, если уплотнение отдельных слоев грунта может быть неоднородным и недостаточным.
Не менее важным является и само производство работ по обратной засыпке траншей и котлованов. Обычно засыпка грунта производится навалом, а не послойно, без достаточного контроля. Это приводит к доуплотнению грунтов при замачивании, позволяет попадать атмосферным осадкам и производственным водам под фундаменты сооружений. Необходимо учитывать и особенности гражданских зданий:
- большую пространственную жесткость крупноэлементных (особенно крупнопанельных) зданий, в которых даже небольшие неравномерные деформации оснований вызывают значительные дополнительные усилия в конструкциях;
- огромное количество инженерных сетей являющихся источником увлажнения грунта;
- отсутствие хорошо организованной службы эксплуатации и т.д.;
При замачивании просадочных грунтов во время строительства резко повышается чувствительность зданий к неравномерным осадкам. Поэтому возведение зданий должно сопровождаться комплексом дополнительных инженерных мероприятий, обеспечивающих их прочность, статическую устойчивость и нормальную эксплуатационную прочность.
Выбор мероприятий или их сочетания в конкретных условиях определяется совокупностью факторов:
- характеристикой просадочной толщи (мощность, относительная просадочность, пористость, влажность, начальное давление и т.д.);
- оснащенностью строительно-монтажных организаций;
- геоморфологическими особенностями участка строительства;
- условиями застройки и т.д.
В связи с повышением этажности возрастают требования к достоверности статических расчетов и надежности конструктивных решений зданий, так как усилия, возникающие в их конструкциях, значительно превосходят соответствующие усилия в зданиях малой высоты (до пяти этажей включительно).
Соответственно необходимо увеличить объем и повысить качество инженерно-геологических изысканий, улучшить проектирование зданий и сооружений на просадочных грунтах.
В период строительства особенно важно проводить мероприятия, которые исключают возможность неорганизованного замачивания просадочных оснований и гарантирует выполнение предусмотренных проектом технических решений, соблюдению всех требований СНиПов в частности, при устройстве искусственных оснований и прокладке инженерных сетей.
Особое внимание следует уделять водозащитным мероприятиям, не допускать просачивания атмосферных осадков в грунты, что вызывает просадки и разрушения водопроводных и канализационных сетей. Нарушение гидроизоляции лотков приводит к просадке грунта под ними, к разрушению водонесущих систем и, наконец, к просадке фундаментов здания.
Следует учитывать, что, сплошное асфальтирование (или плиткой) территории, наряду с инфильтрацией атмосферных осадков, способствует увеличению влажности грунта под асфальтом, а в отдельных случаях и появление верховодки.
Для обеспечения надежности зданий, возведенных на просадочных грунтах, не меньшее значение имеет их технически грамотная эксплуатация, и в первую очередь, наружных и внутренних инженерных сетей.
С этой целью необходимо:
- совершенствовать методику инженерно-геологических исследований, чтобы правильно определять состав и строение просадочных грунтов и их физико-механические свойства;
- разрабатывать для каждого конкретного случая комплекс технических мероприятий по ликвидации просадочных свойств грунтов, связанных с устройством оснований и фундаментов конструкциями зданий, при укладке инженерных сетей, вертикальной планировкой прилегающих территорий и т.д.;
- предусматривать в ППР специальные мероприятия, учитывающие особенности строительства объектов на просадочных грунтах;
- выполнять профилактические мероприятия, вовремя проводить аварийно-восстановительные работы;
- развивать фундаментостроение в двух направлениях: во-первых, разрабатывать новые конструктивные решения, позволяющие предельно использовать прочностные качества материалов и возможности средств комплексной механизации, во-вторых, искусственно укреплять слабые просадочные грунты в основании зданий, более полно использовать несущую способность естественных грунтов оснований.
1. Гольдштейн М.Н., Шугаев В.В. О характере деформаций лессовых грунтов под фундаментами в процессе замачивания. Вопросы строительства на лессовых грунтах. Доклады Межвузовской научной конференции. Воронеж, 1961.
2. Джетенов А.К., Куликов Г.В. Исследования просадочных лессовых грунтов в лабораторных и полевых условиях. Труды ТПИ, вып. IX, Ашхабад, 1971.
3. Долженков Д.Ю., Черныш А.С. Повышение несущей способности фундамента мелкого заложения на обводненных глинисто-песчаных основаниях пойменных отложений. Сб. докл. «Наукоемкие технологии, инновации» XXI научные чтения/ Белгород: Изд-во БГТУ, 2014. Ч.2. С.145–151.
4. Крутов В.И. Расчет фундаментов на просадочных грунтах. М.: Стройиздат, 1972.
5. Могилевская С.Е. Вопросы длительной прочности и деформируемости лёссовых грунтов как основанию гидротехнических сооружений. Известия ВНИИГ, т. 64, 1960. С. 179–190.
6. Раевский И.Е. Влияние размеров штампов на характер просадки лессовых грунтов. – Основания, фундаменты и механика грунтов, №5. 1962.
7. Расулов Х.З. Оценка возможности нарушения устойчивости связных грунтов при землетрясениях. Материалы IV Всесоюзной конференции. Ташкент, изд-во «Фан», 1977.
8. Рубинштейн А.Л. О прогнозе деформации лёссовых грунтов под гидротехническими сооружениями. Сборник информационных соображений Гидроэнергопроекта. №16/39, 1953. С .24-41.
9. Рубинштейн А.Л. Основные положения проектирования ирригационных сооружений на лёссовых грунтах. Днепропетровск, 29-31 мая 1957 г. Киев, 1961. С.59–88.
10. Руководство по проектированию оснований зданий и сооружений. М.: Стройиздат, 1977.
11. Саватеев С.С. Некоторые вопросы проектирования гидротехнических сооружений и расчета лессовых подпорных оснований. Диссертация на соискание ученой степени к.т.н. М., 1969.
12. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. Минрегионразвития РФ, 2011. 161 с.
13. Черныш А.С. Специфические свойства просадочных грунтов. Белгород: Изд-во БГТУ, 2015. 133 с.
14. Калачук Т.Г., Юрьев А.Г., Карякин В.Ф., Меркулов С.И. Повышение несущей способности опорной конструкции в дисперсных грунтах // Промышленное и гражданское строительство. 2014. №11. С. 73–75.
15. Калачук Т.Г., Черныш А.С., Ашихмин П.С. Закрепление грунтов околосвайного массива с помощью свай – инъекторов. Сб. «Известия ОрелГТУ. Серия строительство и транспорт». Орел, 2009. С. 45–48.
