ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения научно-исследовательской работы.

10-этажный крупнопанельный жилой дом № 39 расположен в мкр. «Северный» г. Читы. Площадка, на которой возведен дом, характеризуется следующими инженерно-геологическими условиями: с поверхности залегают четвертичные аллювиально-делювиальные отложения, подстилаемые элювиальными породами юрско-мелового периода.

Аллювиальные отложения представлены песками различных видов (от пылеватых до гравелистых) с прослоями гравийных грунтов с песчаным заполнителем. Элювиальные отложения сложены продуктами глубокого выветривания алевролитов, выветрелых до состояния суглинков комковато-плитчатой структуры.

По литологическому составу и физико-механическимcвойствам грунты, слагающие площадку, выделены в 8 инженерно-геологиче­ских элементов (ИГЭ), а именно:

ИГЭ-1. - Супесь твердая с гравием до 20 %, темно-коричневого цвета. ИГЭ-2. - Песок средней крупности, средней плотности, маловлажный, темно-желтого и серого цветов. ИГЭ-3. - Песок мелкий, плотный, маловлажный, талый, серого цвета. ИГЭ-3а. - Песок мелкий, мерзлый, массивной криотекстуры, после оттаивания влажный серого цвета. ИГЭ-4. -Суглинок твердый (элювий алевролита), в талом и мерзлом состояниях, массивной криотекстуры. ИГЭ-5. - Суглинок (элювий алевролита) мерзлый, сетчатой криотекстуры после оттаивания мягкопластичный. ИГЭ-6. - Супесь пластичная в талом и мерзлом состояниях серого цвета. ИГЭ-7. - Песок гравелистый, плотный в талом и мерзлом со­стояниях, корковой криотекстуры, после оттаивания водонасыщенный.

За 12 лет эксплуатации здания мощность многолетнемерзлых грунтов на площадке (по периметру здания) уменьшилась в среднем три раза, и интервал их залегания выявлен на глубинах 16.0 - 20.2 м.

60-квартирный 10-этажный крупнопанельный жилой дом № 39 запроектирован с использованием вечномерзлых грунтов по принципу ii (с допущением оттаивания грунтов во время эксплуатации здания) и возведен на свайных фундаментах. Длина свай - 20 м, размеры поперечного сечения - 35ґ35 см. Сваи сборные, составные по длине. Согласно проекту, предполагалось пройти сваями всю толщу ММГ и обеспечить опирание свай на немерзлые глинистые грунты элювиального происхождения.

Дом № 39 был сдан в эксплуатацию осенью 1989 г. Здание состоит из двух блок-секций. Недопустимые деформации дома № 39 были выявлены в мае 1996 г. (через 6.5 лет после сдачи его в эксплуатацию). Наибольшим деформациям была подвергнута первая блок-секция. Обследование грунтов оснований и технического состояния жилого дома № 39, проведенное в мае 1996 г., показало, что наибольшее оттаивание многолетнемерзлых грунтов (на глубину до 18.0 - 20.0 м) произошло под первой блок-секцией. Кровля многолетнемерзлых грунтов под второй блок-секцией опустилась на глубину 7.0 - 13.0 м. Основной причиной неравномерного оттаивания многолетнемерзлых грунтов явилась различная мощность хорошо фильтрующих песчаных отложений под зданием. Под первой блок-секцией хорошо фильтрующие песчаные грунты простирались до глубины 13.1 м, в то время как под второй блок-секцией - лишь до 7.4 м.

Через пять лет после первого обследования здания (ноябрь 2001 г.) сложилась такая картина отклонений его углов от вертикали, при этом наибольшее отклонение (540 мм) углов здания от вертикали в направлении поперечной оси отмечено у первой блок-секции. фактическая несущая способность оснований многих свай, запроектированных как «сваи-стойки», не соответствовала проектным значениям. Основной причиной этого явилось применение технологии погружения свай, не отвечающей грунтовым условиям площадки.

Учитывая характер деформаций конструкций здания, на доме № 39 проведены ремонтно-восстановительные работы по усилению фундаментно-подвальной части здания и его надземных конструкций.

Геодезические наблюдения за осадкой жилого дома № 39 показали, что после завершения работ по усилению его фундаментно-подвальной части интенсивность осадки большей части деформационных марок снизилась, и произошло сглаживание неравномерности этих осадок. Этому способствовало включение в работу дополнительных фундаментов, выполненных в виде монолитных железобетонных перекрестных лент. Однако, через полгода, после окончания ремонтно-восстановительных работ и сдачи здания в эксплуатацию возобновились утечки и аварийные сбросы воды из систем отопления и горячего водоснабжения, что привело к возобновлению роста неравномерных осадок и крена здания.

Для повышения устойчивости здания было предложено навести порядок в эксплуатации инженерных коммуникаций и принять меры по исключению утечек и аварийных сбросов воды из систем отопления и горячего водоснабжения в основание здания.

Разработаны мероприятия по повышению устойчивости зданий, направленные на: а) прекращение крена здания; б) выравнивание здания, т.е. на устранения его крена. Наиболее рациональным (для восстановления устойчивости здания) является применение комплекса мероприятий, входящих как в группу а), так и в группу б).

К группе а) относятся:

1) асимметричное уширение монолитных перекрестных лент со стороны наибольшей осадки и крена здания;

2) вдавливание металлических свай под фундаментами, имеющими наибольшую осадку и крен (последовательное вдавливание отдельных секций металлических труб, соединяемых сваркой);

3) устройство буроинъекционных свай, для усиления фундаментов, имеющих наибольшую осадку и крен;

4) закрепление основания под фундаментами, имеющими наибольшую осадку и крен, силикатизацией или цементацией;

5) устройство буронабивных свай и подведение консолей под монолитную перекрестную ленту;

6) вдавливание горизонтальных армоэлементов (металлические трубы, старые рельсы) под фундаменты, имеющие наибольшую осадку и крен.

К группе б) относятся:

1) выправление крена здания с помощью домкратов большой грузоподъемности (последовательная разгрузка свай с помощью домкратов и дополнительных стальных опор, срубка свай, их задавливание гидравлическими домкратами, соответствующий подъем отдельных участков ростверка для ликвидации крена фундаментов и соответственно здания в целом, наращивание свай с помощью прокатного профиля и последующего омоноличивания, восстановление сопряжений «свая - монолитная перекрестная лента»);

2) выправление крена здания с помощью плоских домкратов по специальной технологии;

3) выправление крена путем создания различными способами дополнительных осадок отсеков здания со стороны, противоположной крену (замачивание грунта через специально пробуренные скважины, дополнительный пригруз основания балластом, складируемым рядом со зданием).

Разработано шесть эскизных вариантов мероприятий, направленных на повышение устойчивости здания:

вариантiнаправлен на прекращение крена здания и его выравнивание. Он включает в себя уширение подошвы монолитной перекрестной ленты, закрепление основания цементацией и устройством корневидных свай, замачивание основания через специальные скважины, пробуренные со стороны противоположной крену здания (рис. 1);

вариантiiнацелен на прекращение крена здания путем усиления монолитных перекрестных лент горизонтальными армоэлементами;

вариантiiiпредполагает прекращение крена здания путем усиления монолитных перекрестных лент в осях 1-6 _с горизонтальными армоэлементами, а также устранение крена здания в осях 2-3 путем задавливания железобетонных свай гидравлическими домкратами;

вариантiyобеспечивает прекращение крена здания путем усиления монолитных перекрестных лент в осях 1-2 цементацией основания и устройством корневидных свай, а также устранение крена здания в осях 2-3 путем задавливания железобетонных свай гидравлическими домкратами;

вариантyнаправлен на прекращение крена здания путем усиления монолитных перекрестных лент в осях 1-6 _с задавливанием дополнительных металлических свай, а также устранение крена здания в осях 2-3 путем задавливания железобетонных свай гидравлическими домкратами (рис.2);

вариантyiрешает задачу прекращения крена здания путем перераспределения значительной доли нагрузки от существующих фундаментов на дополнительно устраиваемые буронабивные сваи.

Предложенные шесть вариантов мероприятий, направленных на повышение устойчивости здания, являются основными и не исчерпывают весь арсенал технических решений, обеспечивающих решение существующей проблемы - восстановления устойчивости здания.

Иллюстрации

Рис. 1. Вариантi. Уширение подошвы монолитной перекрестной ленты, закрепление основания цементацией и устройством корневидных свай

Рис. 2. Вариантy. Схема устранения крена здания в осях 2-3 путем задавливания свай гидравлическими домкратами и усиления перекрестных лент в осях 1 - 6 _с путем задавливания дополнительных металлических свай