СТРУКТУРА ПРОБЛЕМ, РАСМАТРИВАЕМЫХ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ВБЛИЗИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ЗДАНИЙ
Особенности производства работ вблизи существующих зданий
1.Для обеспечения сохранности и возможности нормальной эксплуатации объектов, окружающих строительную площадку, помимо принятия конструктивных решений при производстве работ вблизи существующих зданий, необходимо предусмотреть выполнение специальных технологических мероприятий, а также недопущение нарушения существующих дренажных систем, гидроизоляции и др.
2.Перед началом производства работ следует провести тщательное обследование всех зданий и сооружений, расположенных в зоне влияния планируемого проведения строительных работ.
3.Для производства геотехнических работ вблизи существующих зданий должен быть разработан технологический регламент на их выполнение и налажен строгий контроль за соблюдением всех требований проекта и технологического регламента, а также требований, предусмотренных настоящими рекомендациями.
Контроль за выполнением технологического регламента и качеством выполненных работ должен осуществляться инженерно-технической службой производителя работ, проверяться представителем авторского надзора и технического надзора заказчика.
4.Складирование строительных материалов, устройство отвалов грунта и строительство временных сооружений на строительной площадке, примыкающей к существующим зданиям, должно осуществляться по проекту производства работ в строго определенных зонах во избежание перегрузки грунтовых оснований этих зданий и основания конструкций, ограждающих котлован вновь возводимого здания.
5.В радиусе менее 15 м от существующих зданий и сооружений отрывка котлованов глубиной более 2 м без их крепления не допускается.
6.Следует соблюдать все необходимые меры при производстве работ в условиях отрицательных температур наружного воздуха, в том числе предусматривать мероприятия против промораживания грунтового основания фундаментов существующих зданий при осуществлении земляных работ в непосредственной близости от них.
7.Забивка свай и шпунта вблизи существующих зданий должна производиться по проекту производства работ, включающему сведения о конструкции фундаментов указанных зданий, о грунтах их основания, о расположении подземных и надземных коммуникаций, а также данные о методахих защиты. При наличии в основании существующих зданий и сооружений торфов, глинистых грунтов текучей консистенции и рыхлых водонасыщенных песков применение забивки свай и шпунта не рекомендуется, если удаленность зданий от места забивки менее 30 м.
8.Если существующие здания и сооружения находятся в удалении менее 25 м, то возможность погружения свай и шпунта на вновь возводимом объекте должна быть обоснована пробной забивкой с измерением допустимости по действующим нормам амплитуды вертикальных смещений грунта или допустимости скоростей колебаний грунта для сохранности конструкций зданий и сооружений, вблизи которых производится забивка.
9.Погружение свай и шпунта ближе 10 м от зданий, имеющих архитектурную и историческую ценность, а также от сооружений с чувствительным к сотрясениям оборудованием, не допускается.
10.При забивке свай в полностью водонасыщенные глинистые грунты следует иметь в виду, что последние не обладают способностью к уплотнению при быстропротекающих динамических воздействиях. По этой причине для возможности погружения свай в этих грунтах вблизи зданий и сооружений во избежание проявления горизонтальных смещенийих фундаментов рекомендуется прибегать к устройству лидерных скважин по специальному проекту.
12.Для устранения динамических воздействий на существующие здания и сооружения погружение шпунта и свай рекомендуется осуществлять методом их вдавливания или завинчивания. Вдавливание шпунта и свай, а также завинчивание свай следует производить в соответствии с «Рекомендациями по расчету, проектированию и устройству свайных фундаментов нового типа в г. Москве» (1997 г.).
13.Особенности устройства буронабивных свай на застроенных территориях определяются возможностью влияния динамических воздействий работающих буровых станков на расположенные в непосредственной близости от них существующие здания и опасностью перебора оплывающих грунтов в процессе бурения в них скважин. Для устройства свай в рассматриваемых условиях рекомендуется, как правило, использовать либо станки, оборудованные инвентарными буровыми обсадными трубами, либо станки, обеспечивающие бурение скважин под бентонитовым раствором.
14.На работы по устройству буронабивных свай должен быть разработан соответствующий регламент, учитывающий приведенные выше технологические рекомендации. Контроль качества работ по устройству буронабивных свай в рассматриваемых условиях осуществляется слежением за соблюдением указанных выше требований по бурению скважин.
15.При любых способах выполнения ограждений котлованов для строящихся зданий (ограждений в виде «стены в грунте», стен из буросоприкасаюшихся, буросекущихся и бурозавинчиваемых свай, креплений из труб и профильной стали) безопасность существующих зданий, примыкающих к котловану, не может быть надежно гарантирована формальным осуществлением конструктивных разработок, предусмотренных в проекте, если не будут строго соблюдаться технологические требования по устройству этих ограждений.
16.При возведении нового здания с подземными помещениями целесообразно рассмотреть необходимость одновременного сооружения этажей вверх и вниз от уровня поверхности земли с устройством ограждения котлована способом «стена в грунте».
Этот метод не только значительно ускоряет ввод зданий в эксплуатацию, но и избавляет от необходимости устройства распорок в котловане или применение анкеров.
17.Для крепления ограждающих конструкций глубоких котлованов используются анкерные устройства, различающиеся по конструкции, технологии изготовления и применяемым материалам. Применяются анкеры буровые, забивные и винтовые. Наиболее часто используются буровые инъекционные анкеры.
Расчет анкеров включает определение их длины из условия общей устойчивости конструкции и несущей способности грунта и материала тяги анкера.
Строительство вблизи существующих зданий
Возведение зданий вблизи или вплотную к уже существующим является значительно более сложной задачей, чем строительство отдельно стоящего дома. Опыт показывает, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может приводить к появлению в кладке стен ранее построенных зданий трещин, перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытия, т.е. к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к авариям. Особенно возрастает опасность подобных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами.
Предельно допустимые дополнительные деформации существующих зданий при строительстве возле них новых сооружений зависят от состояния этих зданий. С учетом категории состояния здания расчеты по 2-ой группе предельных состояний рекомендуется выполнять, исходя из следующих условий:
где s – деформация основания существующего здания; sad – дополнительная деформация основания существующего здания; sполн – предельное значение полной деформации основания существующего здания; sad u – предельное значение дополнительной деформации основания существующего здания.
Если здание возводится вплотную к существующему при той же глубине заложения фундамента, не следует разрабатывать котлован вплоть до стенки существующего фундамента в котлован, что может привести к недопустимой осадке фундамента.
Отрывку котлована вдоль существующего здания производят отдельными захватами по 3-4 м по длине примыкания к существующему зданию. Переходить к соседним захваткам можно только после устройства фундаментов нового здания в пределах уже разработанной захватки.
Если глубина заложения фундамента нового здания больше чем у существующего, до начала разработки котлована необходимо устройство ограждения по линии примыкания к существующему зданию. В случае водонасыщенных грунтов ограждение должно быть заглублено в подстилающий водоупор или при отсутствии водоупора его длина должна обеспечивать невозможность движения грунтовой массы из-под фундамента в котлован, что определяется специальным расчетом. Необходимы также проверка устойчивости ограждения и недопущение горизонтального смещения верхней части стенки в сторону котлована.
Следует с осторожностью относиться к проведению водопонижения вблизи существующих зданий, т.к. значительное снижение уровня грунтовых вод в основании этих зданий может привести к их дополнительным неравномерным осадкам.
Основная опасность для существующих зданий при строительстве вблизи них новых связана с развитием дополнительных осадок. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2-7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, опасность дополнительной осадки резко снижается.
Основываясь на этом, С.Н. Сотников предложил новый тип фундаментов с консолями для строительства в стесненным условиях. Суть данного решения: фундамент нового здания не доводится до его торца. Торцевая часть здания опирается на консоль, вылет которой определяется по расчету. Она может выполняться как в виде плиты, так и в виде пространственной конструкции.
Другим способом является устройство между зданиями разделительной стенки, изготавливаемой в виде шпунтового ряда, буровых или набивных свай, «стены в грунте». Стенка заделывается на глубину h2 в более прочные подстилающие грунты ниже перекрывающих их слабых грунтов или ниже границы сжимаемой толщи в основании проектируемого фундамента h1. Расчет глубины заделки стенки производится, исходя из условия:
где m – коэффициент условий работы, принимаемый для разделительной стенки; u – длина участка разделительной стенки, принимаемая равной 1 м; f 1 i и f 2 i – расчетное сопротивление i-го или j-го слоя грунта соответственно на боковой поверхности стенки в пределах глубины h1 и h2; l 1 i и l 2 i – толщина i-го или j-го слоя грунта в пределах глубины h1 и h2 соответственно.
Суммирование в левой части неравенства производится по всем слоям грунта в пределах h1, в правой части – в пределах h2.
Разделительная стенка должна устраиваться по всей линии примыкания фундамента нового здания к существующему и с каждой стороны выходить зп пределы существующего здания не менее чем на h1/4.
Выбор типа, конструкций и материала фундаментов. Преимущества и недостатки. Рекомендации по выбору фундамента.
По конструктивным особенностям различают такие основные типы:
1. Ленточный фундамент выполнен в виде заглубленных в землю лент на которые передается нагрузка от несущих конструктивных элементов дома, таких как стены, колонны. Ленточный фундамент приемлем как фундамент одноэтажного дома или фундамент для двухэтажного дома с подвалом или без, с несущими многослойными стенами или стенами из кирпича и железобетонными перекрытиями. Виды ленточных фундаментов: монолитный и сборный. Материал: бутобетон, железобетон, глиняный кирпич.
Преимущества: технологическая простота выполнения ленточных фундаментов, возможность использовать фундамент как стену подвала, высокая несущая способность ленточных фундаментов. Недостатки: необходимость использования спецтехники (кран, самосвал, бетономешалка) для доставки на объект и монтажа.
2. Столбчатый фундамент представляет собой столб, погруженный на нужную по инженерным соображениям глубину или погруженный в пробуренную скважину бетон. Сверху столбы соединяют железобетонными фундаментными балками. Столбчатые фундаменты характерны для небольших индивидуальных домов до 2 этажей. Столбчатый фундамент также применяется для каркасных объектов. Этот вид фундамента используют на грунтах, которые не подвержены температурным деформациям (пучение). По типу исполнения бывают монолитные из бетона класса и сборные. Материал : дерево, глиняный кирпич, камень, бетон класса В15-В25 с армированием арматурными каркасами.
Преимущества: стоимость ниже на 30-40 % из-за снижения расхода материалов и трудозатрат. Недостатки: невысокие прочностные характеристики и возникающие проблемы с возведением цоколя или подвала – необходимо дополнительно возводить стены между столбчатым фундаментом.
3. Плитный фундамент представляет из себя заглубленную, уложенную на грунт армированную железобетонную плиту. Толщина плиты варьируется от 30 до 100 см. Плитный вид фундамента позволяет перераспределить нагрузки по всей площади плиты и воспринимать как вертикальные, так и горизонтальные деформации, применяется на слабых грунтах, таких как водонасыщенные пески, плывуны, насыпные грунты, при неравномерности сжимаемости грунта и т.д. Характерен для зданий выше 2-3 этажей. Выполняется только в монолитном виде из бетона класса В15-В25. Также в случае если дом имеет сложную форму в плане или большую длину необходимо применять деформационные швы.
Минусы: наиболее дорогой вид, так как значительно повышены расход материалов и затраты на монтаж. Плюс: дом стоит на единой и жесткой плите, что практически исключает возможность появления трещин и деформаций.
4. Свайный фундамент выполняют из отдельных свай или группы свай, объединенных сверху бетонной или железобетонной плитой или балкой, называемой ростверком. Свайные фундаменты устраивают в случаях, когда необходимо передать на слабый грунт значительные нагрузки или же пронзить слабый грунт и опереть на более прочный. Свайные фундаменты целесообразны если на значительную глубину залегают слабые грунты: песчаные рыхлые, водонасыщенные пески, просадочные грунты.
Недостаток: достаточно дорогой вид фундамента из-за необходимости привлечения специальной техники для транспортировки и устройства сваи. Достоинство: уменьшаются объемы земляных работ, уменьшается материалоемкость.
Общие рекомендации по выбору типа фундамента:
1) состояние и тип грунта на отведенном участке;
2) глубина промерзания грунта;
3) наличие грунтовых вод;
4) конструкция и нагрузка от несущих конструкций здания;
5) использование подвалов;
6) срок службы здания;
7) материалы для строительства фундамента;
наличие подземных коммуникаций на участке, предназначенном для строительства;
Учет сложившихся условий при строительстве новых зданий. Конструктивные решения при возведении фундаментов вблизи существующих зданий. с 266-269
Проблемы при возведении фундаментов вблизи существующих зданий. с 252
Возведение зданий вблизи или вплотную к уже существующим является значительно более сложной задачей, чем строительство отдельно стоящего дома. Опыт показывает, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может приводить к появлению 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 зданий, а иногда даже к авариям. Особенно возрастает опасность подобных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами.
Учет сложившихся условий при строительстве новых зданий
При реконструкции городской застройки приходится встречаться со случаями возведения новых зданий на площадках, часть которых была ранее застроена уже снесенными зданиями или образована насыпным грунтом, свалкой и т. п.
В этих случаях необходимы детальное инженерно-геологическое обследование пятна застройки, выявление площадной неоднородности основания и принятие такого решения фундаментов, которое не допустило бы неравномерных деформаций здания.
Следует стремиться к использованию однотипных фундаментов существующих и новых зданий. Однако это не всегда оказывается
возможно. В случае разных конструкций фундаментов необходимо проводить дополнительные поверочные расчеты для обеспечения нормальной эксплуатации существующих зданий. В качестве примера на рис. 89 показан случай строительства нового здания на фундаментной плите вблизи старого здания на свайном фундаменте. В результате осадок построенного здания в некоторой части под ростверком старого здания может возникнуть зона разуплотнения грунта, уменьшающая первоначальную несущую способность свай. Кроме того, дополнительные напряжения, возникшие в основании от массы нового здания, приведут к дополнительной нагрузке (отрицательное трение) на крайние ряды свай. Следствием этого может явиться дополнительная неравномерная осадка старого здания с повреждением его конструкции.
К подобным условиям может привести также планировка подсыпкой территории возле здания, построенного на сваях, что вызывает увеличение нагрузки за счет отрицательного трения в фундаментах крайнего ряда.
Конструктивные решения при возведении фундаментов вблизи существующих зданий
Основная опасность для существующих зданий при строительстве новых связана с развитием дополнительных осадок. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2—7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен разрыв всего в несколько метров, опасность дополнительной осадки резко снижается. Основываясь на этом, С. Н. Сотников (1986) предложил новый тип фундаментов с консолями для строительства в стесненных условиях.
Существо этого решения сводится к следующему (рис. 90). Фундамент нового здания не доводится до его торца. Торцевая часть здания опирается на консоль, вылет которой I определяется по расчету. Сама консоль рассчитывается и проектируется по правилам железобетонных конструкций. Она может выполняться как в виде плиты, так и в виде пространственной конструкции. В Санкт-Петербурге построены и нормально эксплуатируются несколько зданий с вылетом консолей 3-7 м.
Другим надежно апробированным при строительстве на слабых грунтах способом является устройство между зданиями разделительной шпунтовой стенки (Б. И. Далматов, 1981 — рис. 91). При этом необходимо, чтобы вертикальное перемещение шпунта было много меньше осадки возводимого здания. Для этой цели шпунт должен быть заглублен в подстилающий слой плотных грунтов или на такую глубину, при которой сила, удерживающая шпунт от вдавливания, была бы заведомо больше отрицательного трения, вызывающего его внедрение в грунт под действием осадки построенного здания.