24 различных сообщений (докладов) по предмету «Наука о Земле» / Особенности инженерно

Особенности инженерно-геологических изысканий при малоэтажном строительстве на территории московской области.

Гранит Б.А., Буянов В.В., МГСУ.

В начале 90-х годов на территории Московской области развернулось масштабное строительство малоэтажных зданий, в основном, представляющих собой 2-3-х этажные кирпичные коттеджи частных застройщиков. Подобное строительство продолжается по настоящее время, однако, наметилась тенденция к смещению интересов застройщиков к деревянным брусовым, экологически более чистым сооружениям.

До середины 90-х годов малоэтажное строительство велось преимущественно без изысканий, и не редко – на базе типовых проектов, без предварительного проектирования фундаментов, так называемым «хозяйственным способом». Отсутствие инженерно-геологических изысканий, их малый объем, не учет инженерно-геологических условий участка строительства и, в частности, свойств грунтов основания при проектировании и строительстве, приводили к негативным последствиям, таким как значительные деформации зданий, образование трещин в несущих конструкциях, затопление подвальных помещений. Ликвидация аварийных ситуаций, возникающих вследствие не учета инженерно-геологических факторов, как правило, требует значительных материальных затрат владельцев, часто сопоставимых со стоимостью строительства сооружения.

Из факторов инженерно-геологических изысканий, которые недостаточно часто учитываются при проектировании и строительстве малоэтажных зданий в Подмосковье необходимо выделить следующие:

·        морозное пучение в глинах и суглинках;

·        неоднородность грунтов основания под подошвой фундаментов;

·        наличие в сжимаемой толще линз слабых, сильно деформируемых, заторфованных грунтов;

·        фильтрационные свойства грунтов основания;

·        сезонные колебания и общий подъем уровня грунтовых вод вследствие освоения и застройки территории;

·        возможность оползневых процессов при строительстве на склонах;

·        суффозионные процессы в грунтах основания.

Учет всего комплекса перечисленных факторов в процессе инженерных изысканий под проектируемый объект возможен при сочетании традиционных методов исследования грунтов с современными методами проведения инженерно-геологических изысканий, таких как статическое и динамическое зондирование, детальные лабораторные испытания грунтов, геофизические методы.

Далее рассмотрены примеры, в которых недоучет перечисленных процессов привел в период строительства и эксплуатации к появлению существенных повреждений.

Сезонные процессы промерзания и оттаивания и связанного с ними морозного пучения глинистых грунтов.

Необходимо отметить, что большая часть территории Подмосковья с поверхности земли сложена покровными, водно-ледниковыми, озерными (озерно-болотными) глинами и суглинками, которые в значительной степени подвержены процессам морозного пучения.

Недоучет процессов морозного пучения глинистых грунтов приводит к неравномерным деформациям зданий. Деформации вследствие пучения, как правило, проявляются в 3-х случаях:

·     При заложении подошвы фундаментов бесподвальных сооружений и зданий с неотапливаемым подвалом (техподпольем, цокольным этажом) выше расчетной глубины промерзания грунтов.

Пример такого строительства - одноэтажный бесподвальный деревянный дом с чердачным помещением в поселке Белые Столбы. Здание построено на кирпичных столбчатых фундаментах с глубиной заложения в покровных глинах от 0.6м до 1.25м от уровня планировки. Неравномерные деформации кирпичных столбчатых фундаментов, их выпирание и наклон в разные стороны привели к перекашиванию дверных и оконных проемов, трещинам в брусьях обвязки. (фото 1).

·     Для сооружений с запроектированным отапливаемым подвалом морозное пучение связных грунтов основания приводит к значительным деформациям на стадии строительства при возведении здания в зимний период года или при замораживании строительства на зиму без должной консервации (утепление и обогрев помещений).

3-х этажный коттедж вблизи поселка Кобяково Звенигородского района имеет подвал в основной кирпичной части здания и пристроенные 2-х этажные деревянные эркеры без подвальных помещений, фундаменты которых были заложены на глубину выше отметки пола подвала. Ввиду того, что подвал во время строительства не отапливался, процессы морозного пучения в покровных глинах привели к серьезным деформациям фундаментов и деревянных надземных конструкций эркеров. В случае обогрева подвала, как это и было предусмотрено проектом, промерзание грунтов под подошвой, эркеров в примыкании к стенам подвала не представляется возможным.

·     При строительстве в зимнее время года на связных грунтах основания без мероприятий, обеспечивающих положительную температуру грунтов основания, наблюдается разуплотнение верхних слоев грунта вследствие их промерзания. Возведение фундаментов на промороженных разуплотненных грунтах приводит к деформациям сооружений при весеннем оттаивании основания.

Подобные деформации фундаментов производственного оборудования (машин-декораторов) были зафиксированы на заводе «PLM» в районе г.Наро-Фоминска. В результате осадки фундаментов автоматическая линия по производству алюминиевой тары была остановлена, а фундаменты пришлось усиливать с помощью буроинъекционных свай.

Неоднородность грунтов основания под подошвой фундаментов.

Данное обстоятельство при проектировании малоэтажных зданий нередко не учитывается, что особенно характерно для тех участков Московской области, где покровные отложения имеют небольшую мощность, а под ними залегают водно-ледниковые грунты послемосковского оледенения, разнообразные по составу и свойствам: пески, суглинки и супеси, прослоями и линзообразно. Как следствие – различные модули деформации грунтов под фундаментами в разных частях сооружения, разные осадки этих фундаментов и появление трещин в надземных конструкциях. Опыт работы говорит о необходимости увеличения объема инженерно-геологических изысканий на участках, находящихся в подобных условиях. Уточнение строения массива грунтов, подстилающих подошву фундаментов в разных частях сооружения, может быть осуществлено с помощью шурфов или неглубоких скважин ручного бурения с составлением карты-схемы, грунтов под подошвой проектируемых фундаментов.

Примером, подтверждающим это положение, являются деформации, возникшие в стенах 2-х этажного кирпичного коттеджа с подвалом в районе деревни Успенское Одинцовского района. Проектирование фундаментов этого сооружения было проведено на основании материалов бурения глубокой скважины для водоснабжения, расположенной на расстоянии около 100 м от участка строительства. После возведения несущих стен, перекрытий и покрытия в одной из стен здания появились трещины. Под фундаментами коттеджа залегают пластичные и твердые супеси, пески различной крупности, средней плотности и плотные. На участке образования трещин под фундаментами обнаружена зона залегания рыхлых пылеватых песков, имеющих пониженные по сравнению с остальными подстилающими фундаменты грунтами значения прочностных характеристик (рис.1).

Наличие в сжимаемой толще слабых, сильно деформируемых, заторфованных грунтов.

Деформации зданий и сооружений, связанные со строительством на участках, где залегают массивы и линзы слабых, сильнодеформируемых заторфованных грунтов характерны для Шатурского, Орехово-Зуевского, Сергиево-Посадского и других районов Подмосковья. Объемы выполненных инженерно-геологических изысканий под строительство на этих участках, как правило, незначительны; выбранный тип фундаментов не соответствует инженерно-геологическим условиям, строительство ведется «хозяйственным» способом.

Фильтрационные свойства грунтов основания.

Наиболее часто случаи затопления подвальных помещений малоэтажных зданий Московской области возникают ввиду не учета при проектировании и строительстве того, что в верхней части массива грунтов залегают водоупорные грунты - покровные и водно-ледниковые глины и суглинки, что предъявляет повышенные требования к грунтам обратной засыпки (устройство глиняного замка) и гидроизоляции конструкций подземных помещений. В рассматриваемых инженерно-геологических условиях скопление грунтовых вод в обратной засыпке и песчаных грунтах подготовки под фундаментами здания может привести не только к затоплению подземных помещений, но и к «размягчению» подстилающих грунтов. При этом возможен переход глин и суглинков в более пластичное состояние, и, как следствие, - к деформациям конструкций зданий при неравномерной осадке фундаментов (фото 2).

Строительство 2-х этажного кирпичного коттеджа в с.Троицкое Мытищинского района было осуществлено без инженерно-геологических изысканий. Во время проведения отделочных работ, в весенний период года, подвал здания был затоплен, в конструкциях появились трещины. На участке строительства с поверхности земли залегают покровные глины и суглинки, под которыми расположены водно-ледниковые неоднородные маловлажные пески. В процессе строительства под фундаментами здания был оставлен слой покровных отложений мощностью 0.5-0.6 м, играющий роль водоупора, выполнена подготовка из песка высотой 20-30 см и некачественная обратная засыпка котлована без уплотнения насыпных грунтов, с включением строительного мусора. Такое техническое решение привело к описанной выше аварийной ситуации. При заглублении фундаментов на 0.5-0.6 м ниже существующей отметки, непосредственно их подошвами залегали бы водно-ледниковые маловлажные пески, пески должны были выполнять роль естественного дренажа для котлована сооружения, и затопление подвала в этом случае не представляется возможным.

Сезонные колебания и общий подъем уровня грунтовых вод вследствие освоения застройки территории.

В некоторых случаях затопление подвальных помещений происходит вследствие не учета при проектировании и строительстве сезонных колебаний уровня грунтовых вод, его подъема в весенний период года.

Подтопление помещений цокольного этажа 2-х этажного коттеджа вблизи поселка Вялки Раменского района произошло в связи со значительным подъемом уровня грунтовых вод, который был вызван интенсивной застройкой территории без устройства централизованной системы канализации.

Возможность оползневых процессов при строительстве на склонах.

Строительство на склонах и вблизи них требует особого внимания к инженерно-геологическим изысканиям и проектированию сооружений. На таких участках необходимо проводить геоморфологическое обследование местности, на основании которого решается вопрос о проведении расчетов устойчивости склона на стадии проекта.

2-х этажное кирпичное здание с цокольным этажом, построенное в поселке Николина Гора Одинцовского района, расположено на склоне 3-й надпойменной террасы реки Москвы. Склон в верхней части, где осуществлялось строительство, сложен преимущественно рыхлыми песками, в которых имеют место овражные процессы, микро оползни, зоны отсутствия дернового покрова. Недоучет при проектировании склоновых процессов привел к появлению повреждений в конструкциях здания уже на стадии строительства.

Суффозионные процессы в грунтах основания.

Одной из причин деформаций малоэтажных сооружений является не учет при проектировании возможности суффозионных процессов в грунтах основания.

Деформации 2-х этажного панельного здания с подвалом в поселке Нагорный Мытищинского района были вызваны осадкой части фундаментов вследствие суффозионного выноса мелких фракций из песков из-под фундаментов в дренажную систему, проложенную в непосредственной близости от контура здания.