lazarev_ag_i_dr_osnovy_gradostroitelstva

торы, погруженные в песчаный грунт, водной суспензии бентонитовой глины с содержанием монтмориллонита не менее 60% . Глинистые частицы, выпадая в осадок, заполняют поры песка, в результате чего его водопроницаемость снижается на несколько порядков.

Битумизацию применяют в основном для уменьшения водопрони­ цаемости трещиноватых скальных пород. Метод сводится к нагнета­ нию через скважины в трещиноватый массив расплавленного битума или специальных битумных эмульсий. При этом происходит заполне­ ние трещин и пустот, и массив становится практически водонепрони­ цаемым.

Электрохимическое закрепление грунтов

Метод применяют для закрепления водонасыщенных пылевато­ глинистых грунтов в сочетании с электроспособом. В этом методе через аноды в грунт подают водные растворы солей многовалент­ ных металлов, которые, соединяясь с глинистым грунтом, коагули­ руют глинистые частицы. Создаются глинистые агрегаты, сцементи­ рованные между собой гелями солей железа и алюминия. При этом прочность грунтов существенно возрастает, резко снижается их спо­ собность к набуханию.

Напряжение тока при электрохимическом закреплении состав­ ляет 80-100 В, плотность тока 5-7 А /м 2, расход энергии 6 0 - 100 кВтч на 1 м3 закрепляемого грунта.

Термическое закрепление грунтов

Применяют для упрочнения маловлажных пылевато-глинистых грунтов, обладающих газопроницаемостью. Наиболее часто этот ме­ тод используется для устранения просадочных свойств макропорис­ тых лессовых грунтов. Глубина закрепляемой толщи достигает 20 м.

Сущность метода термической обработки заключается в том, что через грунт в течение нескольких суток пропускают раскаленный воздух или раскаленные газы. Под действием высокой температу­ ры отдельные минералы, входящие в состав скелета, оплавляются. В результате этого образуются прочные водостойкие структурные связи между частицами и агрегатами грунта. Кроме того, при обжи­ ге грунты теряют значительную часть химически связанной воды, что изменяет свойства грунтов и уменьшает или полностью ликви­ дирует просадочность, размокаемость, способность к набуханию.

Температура газов, которыми производится обработка грунта, не должна превышать 750-850 °С. Если температура газов окажется выше, стенки скважин оплавляются и становятся газонепроницае­ мыми. При температурах ниже 300 °С ликвидация просадочности лессов не происходит.

Существуют различные способы, оборудование и технологичес­ кие схемы термического закрепления.

Одна из технологий заключается в следующем. Пробуривают сква­ жины диаметром 100...200 мм, которые закрывают специальными керамическими затворами. В затворе оборудуется камера сгорания, к которой подают топливо (горючие газы, соляровое масло, нефть и т. п. ) и воздух под давлением. Для обеспечения заданной темпе­ ратуры обжига необходимо, чтобы количество воздуха, нагнетаемого в скважину, было не меньше установленной величины.

Рис. 86. Схемы термического закрепления грунтов при сжигании топ­ лива в устье скважины (а) и при передвижении камеры сгорания вдоль скважины (б):

1 — трубопровод для жидкого топлива; 2 — то же, для воздуха; 3 — форсунка; 4 — затвор с камерой сгорания; 5 — скважина; 6 — просадочньш лессовый грунт; 7 — зона термического закрепления; 8 — гибкий шланг; 9 — натяжное устройство; 10 — жароизолирующий материал

Для поддержания температуры 750-850 °С расход воздуха на 1 кг горючего составляет 34-39 м куб. При указанном количестве воздуха и средней газопроницаемости грунта порядка 25 м3/ч количество сго­ раемого горючего на 1 м длины скважины не должно превышать 0,85 кг/ч. Термическая обработка производится непрерывно в течение 5-12 суток. После обработки скважины аппаратуру затворов снима­ ют и переставляют на скважины следующего участка.

В результате термической обработки получается упрочненный конусообразный массив грунта диаметром поверху 1,5-2,5 м, а по­ низу на глубине 8 -1 0 м около 0,2 -0,4 (рис. 86, а). Образуется как бы коническая свая из обожженного непросадочного грунта с проч­ ностью до 10 МПа. Каждая такая свая вследствие понижения тем­ пературы по мере удаления от скважины окружена оболочкой просадочного грунта в пределах зоны температур ниже 300 °С.

Применяется также другая технология, которая позволяет сжи­ гать топливо в любой по глубине части скважин, в том числе и в нижней части. В результате этого можно создавать обожженные грунтовые массивы (термосваи) постоянного сечения, с уширением внизу или вверху. Сроки обжига в этом случае несколько сокраща­ ются, упрощается технология работ.

Способ состоит в том, что по длине скважины передвигается ка­ мера сгорания, позволяющая обжигать грунт на любом участке сква­ жины. Участок обжига отделяется от остальной части скважины жароупорными диафрагмами-отсекателями. Так, при применении жидкого или газообразного топлива форсунка для его сжигания устанавливается в верхней части передвижной камеры сгорания не­ посредственно под нижней регулируемой раздвижной диафрагмой (рис. 86, б).

Грунты обжигают в виде отдельных грунтостолбов под фунда­ менты колонн промышленных цехов или гражданских зданий, а в некоторых случаях производят обжиг грунтового массива в основа­ нии всего здания. В этом случае грунтостолбы размещают таким образом, чтобы обожженные упрочненные зоны соприкасались меж­ ду собой.

Контроль процесса термического закрепления сводится к опреде­ лению количества тепла, которое прошло через скважину в окружа­ ющий грунт. После окончания работ отбирают образцы закреплен­ ного грунта на различном расстоянии от скважины и испытывают

их в лабораторных условиях. При термическом закреплении мас­ сива в виде отдельных термосвай рекомендуется проведение опыт­ ного закрепления с испытанием термосвай статической нагрузкой. При сплошном обжиге грунтов в основании, когда грунтостолбы соприкасаются друг с другом, испытывают обожженный массив штам­ пами площадью не менее 10000 см2.

Цементацию часто применяют для заполнения пустот и каверн в закарстованных основаниях. Известен случай закрепления закарстованных лёссов основания одной из АЭС, способствовавшего уст­ ранению фильтрационной неоднородности, снижению водопроница­ емости и предотвращению развития суффозионных процессов в ос­ новании. Это позволило избежать развития опасных деформаций сооружения.

В крупнообломочных и песчаных грунтах цементация чаще при­ меняется для создания водонепроницаемых завес, чем для повыше­ ния несущей способности основания. Известны случаи укрепитель­ ной цементации таких грунтов, когда под влиянием длительной фильтрации из-под фундаментов выносились мелкие частицы, со­ здавая разуплотненное состояние основания.

Силикатизацию используют обычно для местного укрепления грунта под отдельными опорами. Иногда, при высокой ценности сооружения, применяют сплошную силикатизацию слабых грунтов или передают нагрузку от фундаментов на своеобразную подушку из закрепленного силикатизацией грунта. Подобное решение использовалось, напри­ мер, при реконструкции Одесского театра оперы и балета. Следует отметить, что до настоящего времени стоимость работ по укрепле­ нию грунта силикатизацией еще достаточно высока.

Смолизация не нашла еще массового применения и обычно ис­ пользуется для особо важных зданий и сооружений. Так, укрепле­ ние песчаных оснований карбамидными смолами применялось при реконструкции театра оперы и балета в Санкт-Петербурге, Новоли­ пецкого металлургического комбината, где этим способом было зак­ реплено до 15 ООО м3 грунта.

Резкое увеличение объемов реконструкции зданий и сооружений в предстоящие годы будет способствовать появлению новых и зна­ чительному удешевлению существующих способов закрепления грун­ тов оснований. Одним из таких способов является струйная техно­ логия для закрепления оснований и создания несущ их конструк­ ций в грунте, описанная в работе П. А. Коновалова (1988).

5.3. ВОЗВЕДЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ВБЛИЗИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ

Возведение зданий вблизи или вплотную к уже существующим является значительно более сложной задачей, чем строительство отдельно стоящ его дома. Опыт показывает, что пренебрежение осо­ быми условиями такого строительства может приводить к появле­ нию в кладке стен ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий, т. е. к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зда­ ний, а иногда даже к авариям. Особенно возрастает опасность по­ добных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами.

С. Н. Сотников и др. (1986) приводят данные по обследованию в Санкт-Петербурге 128 домов, вблизи которых были построены но­ вые здания. До 80% из них получили повреждения различной сте­ пени, вплоть до аварийных. Неповрежденными оказались в основ­ ном те дома, которые были выше новых, а чем выше были новые дома против существующих, тем значительнее оказались поврежде­ ния. Аналогичное положение отмечалось и в других городах стра­ ны, а также на ряде промышленных объектов.

Характерный пример, заимствованный из указанной выше рабо­ ты, приведен на рис. 87. Здания I (шестиэтажное, постройки 1956 г.) и III (четырехэтажное, постройки 1937 г.) находились в со­ стоянии нормальной эксплуатации до начала строительства в 1972 г. 11-этажного кирпичного здания II. Проект возведения нового зда­ ния не содержал каких-либо мер, направленных на защиту конст­ рукции существующих зданий. К 1983 г. осадка здания II превыси­ ла 20 см и стабилизация деформаций не наступила. Прогнозируе­ мая осадка этого здания ожидается в 36 см.

Начальные повреждения зданий I и III появились еще в период строительства здания II, а при достижении дополнительной осадки вблизи линии примыкания 7 -8 см эти здания пришли в аварийное состояние. В пределах участков В (рис. 87) образовались наклон­ ные трещины с раскрытием более 10 см, произошел сдвиг перекры­ тий и лестничных маршей. На участках Г развились вертикальные трещины, которые прослеживались от карниза до фундамента. Это привело к необходимости капитального ремонта зданий и даже раз­ борки и возведения вновь части здания III.

Рис. 87. Повреждения стен двух домов старой постройки, между ко­ торыми был возведен новый дом:

а — план участка; б — разрез нового здания и его основания; в — кривые измеренных осадок трех зданий (1973-83 гг.); 1 -П 1 — номера зданий; 1 — деформационные марки; 2 — осадочные швы; 3 — участок четырехэтажного здания, разобранный и восстановленный в 1980 г.; 4 — песок пылеватый; 5 — супесь; 6 — суглинок ленточный; 7 — глина ленточная; 8 — суглинок; 9 — песок мелкий; 10 — глина моренная; 11 — суглинок моренный; А-Г — участки домов старой постройки, получив­ шие повреждения различной степени развития

в					— V -
				□	□	□	□
				□	□	□	С Г ;
. £	□	ш	□	□
1 п	п	п п	п	□	□	□	□
				п
			и	□	□	□	□ -
□	□	р п		□	□	□	□

а

" Л

ч

*> н

Рис. 88. Схема к определению крена здания и перекоса его конст­ рукций в результате развития дополнительной осадки:

а — перекос конструкций здания; б — крен относительно узкого зда­ ния; в — эпюра осадки продольной стены нового здания и дополнитель­ ной осадки существующего здания; 7 — существующее здание; 2 — воз­ водимое (новое) здание; 3 — кривая осадки нового здания; 4 — кривая дополнительной осадки нового здания

Дополнительная осадка фундаментов зданий I и III при строи­ тельстве нового распространялась на расстояние до 20 м. Чрезмер­ ное ее значение вблизи примыкания и явилось основной причиной появления аварийного состояния. Как показывает анализ опыта строительства, именно этим и объясняется большинство поврежде­ ний зданий в подобных условиях.

Определение предельно допустимых дополнительных деформаций

Для обоснования проектирования зданий вблизи существующих Санкт-Петербургским архитектурно-строительным университетом разработана «Временная инструкция по устройству фундаментов вблизи существующих зданий» (ВСН 401 -01 -77). Основные поло­ жения проектирования сводятся к следующему. Кроме требования СНиП 2.02.01-83 по условию второй группы предельных состоя­ ний

S < S u

необходимо удовлетворить также условие
5вЛн.	(5.5)

где S ad — дополнительная осадка от загружения основания суще­ ствующего здания проектируемым; S ad, и ~ предельно допустимое значение совместной дополнительной деформации здания (сооруже­ ния). При этом из-за различного развития осадок отдельно сто­ ящего и примыкающих зданий S ad, и не равно S u.

При прогнозе неравномерных деформаций используются следую­ щие показатели (табл. 5.3);

Sad, а — дополнительная осадка точки а на линии примыкания нового здания к существующему;

jad — дополнительный перекос существующего здания на участ­ ке примыкания;

iad — дополнительный крен существующего здания в сторону нового.

Дополнительный перекос определяют по формуле:

К Г ( Sad. a 'Saü. Ь

<5-8>

где SQd — осадка дополнительной точки Ь существующего здания на расстоянии I от линии примыкания. Величина I назначается:

Таблица 5.3	армирования
	без
	здании
	кирпичных
	эксплуатируемых
	состояния
	технического
	Оценка

А
ч
0)
Е-
8
31
ч
о
к	2 я
о
«	3	15
ф	аз	и-

х2	81
чиз	& О-
О)	§.§.
кг	Ф
ф	Ч
а
К

ихоондоооио

иэШЛээн аинэжинэ

=8

8

К

О

Ч

*

ф

О.

о

о

с

Си

ф

н

ьг

«

а

<я

% ‘эонси

И И Н Э Э Ь И С И ф

винвохэоо

оаонээьинхэх

ии(1олэ1В55

тГ ч*	Ч»	■ч* тг		ч*
О О О		О О О
О О О		О О О
1Л			1Л	м
со со	о	со со
о А		о	л	о
о	о_	о	V	о
о о			о^
о о"	о'	о	о	о

а я •

от а Д ч Л оЗ Ю . С

'И

И*

х

-фе

ф

ч

X

3

2

8

4

8

СО

>5

№

О)

ч

* н

о, ж

8§

С£

0

1-Н о1

а 2 •

яй д

ос5. с03

•И М К

«	К			§	й
-о	£			1	&
£ «		'Я а
5 ?				1	§
*	I	о	е-			8
		Л		£ л
ф у
		& 8		¡5	4	¡й
		2	3	о . Ф		>>а
				,5 Ь		н
8 §		ф	а	о	8	ев
		5 К в			з*
^	£	*■ ч		Р.	<я	>,
						X
		3 Й 8			33	I-
	о	а а		*	п
% & V*			ф

58

о

я* Ё

■г - 8 £ О *

83 2 о ш 5 2

8 й 5«а 2£ дм*к | 4>кО йЛ в §

	ф о		5.	я
§ § 3 |	и	о
Р 3 * 8 2	м	ч	н	с

Продолжение таблицы 5.3

<М^ (М

О О О

00 О О О

о ' о о"

о о

о о

о о

со СО со

а§_ •

о. м

•И М *

о

N

О

со

о

N

м ^ м

О О О

°„ °. о" о* о'

ю со

оо

оо

а 2 • я а 5

ю ” ц И *

1Л

С^

О

О	>0	О	О	х	Р
4	к	4 >к		Э	о
к 3		X	Е*К	I	В
о0	яЧ	*	>.	л*	И*
х	о!	X	& о		& К
8	о	е*	у	«	о	8
		Я	о	а		I
9	*	£	*	Ощ «
5	в			3 <м		п
«	I	н	и	«	_ г	о
		з	5	Я °		А
5	О.	&&		о	о О
Я	*			5	ч .
1	X	£ о				«
2 >к		со		я	^	к
:г1 а		°* а				х
II				1 1		«О
		3 о		а	о	в
		8	^			о,
				о	я	я
е* а		а »—I §			51 о
0
■ч*
1