Конструктивное усиление фундаментов и грунтов основания окружающей застройки при новом строительстве в крупных мегаполисах

КОНСТРУКТИВНОЕ УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ И ГРУНТОВ ОСНОВАНИЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ ПРИ НОВОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ В КРУПНЫХ МЕГАПОЛИСАХ

Д. Н. Котельников, В. И. Римшин

В статье рассматривается проблема усиления фундаментов зданий окружающей застройки при строительстве зданий и сооружений (на примере центральной части Москвы). Основополагающими факторами при этом являются проведение квалифицированного обследования состояния зданий, правильное определение проектных решений и их грамотная реализация подрядной организацией. Авторами рассматриваются способы усиления фундаментов и грунтов основания зданий через устройство буроинъекционных свай, методом статического задавливания свай, цементацией фундамента и контакта «фундамент — грунт», а также закреплением грунтов основания.

В центральной части крупных городов, где стоимость земли очень высокая и ее катастрофически не хватает, а существующая застройка очень плотная, инвесторы пытаются использовать каждый свободный участок земли для нового строительства. Сегодня в центре города существует острая проблема со стоянками автотранспорта, что вынуждает проектировщиков использовать для парковки подземное пространство под возводимыми зданиями. Кроме того, после проведения ландшафтно-визуального анализа редко можно получить разрешение на строительство более 5—6 надземных этажей, что также приводит к необходимости использования подземного пространства для устройства различного вида технических помещений для размещения технологического оборудования и устройства помещений для складов. Также в подземной части здания возможно размещение столовой и прочих вспомогательных помещений. В настоящее время для размещения различного рода сооружений часто используется подземное пространство под дворовыми территориями с устройством в уровне земли скверов, детских и спортивных площадок, а также открытых территорий различного назначения. Все эти факторы заставляют проектировщиков активнее использовать подземное пространство, но при углублении можно столкнуться с другими проблемами, такими как прохождение в земле различных магистральных инженерных коммуникаций, коллекторов, тоннелей метрополитена и других, наличие которых может ограничить мак-

симальную глубину заложения фундаментов проектируемого здания.

В условиях плотной городской застройки, где строительный объект может быть ограничен существующей застройкой даже с трех сторон, несмотря на то что фундамент является наименее изнашиваемой частью здания, он может благополучно служить многие столетия, если правильно спроектирован и не подвергается новым воздействиям. Но, как показывает опыт строительства зданий в центральной части Москвы, застройщики обычно сталкиваются с необходимостью усиления окружающих зданий, непосредственно примыкающих к возводимому объекту. Это особенно актуально при возведении зданий глубокого заложения, где необходимо усиливать и те окружающие строения, которые находятся на некотором отдалении от возводимого здания (до двух глубин котлована). Кроме того, часто в исторической застройке центра города здания имеют более чем столетнюю историю и нередко являются объектами культурного наследия. Примерами такого усиления могут служить здания на ул. Рождественке, д. 10 / 2, 11, стр. 3, 4, Кузнецкий Мост, д. 15, Сретенке, д. 24 / 2 и многие другие. Все эти факторы возлагают огромную ответственность на застройщиков в части усиления фундаментов, грунтов основания, а часто и верхних несущих конструкций зданий окружающей застройки.

Сначала необходимо объективно понять, что же все-таки необходимо усиливать. Для этого нужно провести обследование состояния фундаментов и конструкций зданий

окружающей застройки, а также определить гидрогеологические условия участка земли. Затем разрабатывается отчет об оценке влияния строительства на окружающую застройку, где после проведения подробных расчетов точно определен перечень окружающих зданий, попадающих в зону влияния строительства. Также на основании технических заключений о состоянии фундаментов, грунтов основания и верхних конструкций окружающих зданий предлагается перечень мероприятий, которые необходимо провести для предотвращения негативных последствий строительства для окружающей застройки. На основании вышеуказанных отчетов и заключений при необходимости разрабатываются проекты усиления фундаментов грунтов основания и верхних несущих конструкций окружающих зданий. Такие работы в Москве проводит ряд квалифицированных организаций: НИИОСП им. Н. М. Герсевано-ва, ГУП «Мосгоргеотрест», ФГУППИИ «Фунда-ментпроект» и др. Необходимо также отметить, что отчет об оценке влияния строительства на окружающую застройку, а также проекты усиления зданий, непосредственно примыкающих к защитному сооружению («стена в грунте»), необходимо выполнять только после разработки проекта ограждающей конструкции нового здания (монолитная, сборная или сборно-монолитная «стена в грунте», шпунтовое ограждение котлована из буронабивных или буросекущих свай или другое), где определены все основные показатели, такие как толщина, глубина заложения подошвы «стены в грунте», расстояние защитного сооружения от фундаментов существующей застройки, глубина заложения подошвы фундамента проектируемого здания и т. д. Одним из важнейших факторов при проектировании усиления фундаментов является глубина заложения защитного сооружения, так как при разработке захватки «стены в грунте» возможно частичное обрушение грунта, уже ослабленного сначала устройством буроинъекционных свай, а затем проходкой грейфера, и большая часть сваи усиления оказывается в рыхлом или частично обрушенном грунте, а основную нагрузку начинает нести только та часть сваи, которая находится ниже глубины заложения стены в грунте, как правило, в твердых грунтах.

Конструктивное расстояние от ростверка усиления фундаментов до «стены в грунте» нового здания должна быть не менее ширины

форшахты, необходимой для работы грейфера или гидрофрезерной установки, что обычно составляет 500—600 мм. Это также позволяет оставить небольшую земляную прослойку между фундаментами соседних строений.

Существует несколько способов усиления фундаментов и грунтов основания зданий:

— устройство буроинъекционных свай;

— метод статического задавливания свай;

— цементация фундамента и контакта «фундамент — грунт»;

— закрепление грунтов основания;

Метод статического задавливания свай

(вдавливание) обладает большими преимуществами. Благодаря отсутствию динамических и вибрационных воздействий в конструкциях реконструируемых сооружений исключаются неравномерные осадки, трещины и разрушения, гарантируется высокая точность погружения и появляется возможность оценки несущей способности каждой сваи.

Цементация фундаментов и контакта «фундамент — грунт» проводится с целью устранения пустот и промоин, возникающих при продолжительной эксплуатации здания, улучшения физико-механических свойств фундаментов и грунта под подошвой фундамента, повышения несущей способности основания и фундаментов и позволяет устранять неравномерные осадки зданий и сооружений. Цементация может применяться как отдельный, самостоятельный вид работ по усилению фундаментов, так и в комплексе с изготовлением свай.

Буроинъекционные сваи для усиления фундаментов зданий окружающей застройки нового строительства используются чаще всего, но, как правило, совместно с цементацией фундаментов и контактом «фундамент — грунт».

В Москве возможно осуществлять строительство в любых грунтовых уровнях, не разрабатывая котлованы и не нарушая естественной структуры грунтов основания, в любой период года. Устройство буроинъекционных свай производится малогабаритными станками как внутри жилого или производственного помещения, так и в его подвальной части. Усиление этим способом наиболее целесообразно выполнять, если грунты основания усиливаемого здания имеют низкую несущую способность. В этом случае часть или всю нагрузку от фундамента передают на более глубоко расположенные прочные слои грунта.

Серия «Архитектурно-строительные науки»

113

Буроинъекционные сваи применяются при строительстве новых сооружений рядом с существующими, а также для усиления старых, находящихся в аварийном состоянии. Это необходимо, когда сооружение объектов ведется в условиях сложившейся застройки, при реконструкции действующих предприятий и цехов, усилении фундаментов под оборудование, защите существующих зданий и сооружений от возможных подвижек грунта, при разработке глубоких котлованов, проходке тоннелей, коллекторов. В этих случаях обычные сваи из-за вибрации, ударов и громоздкости оборудования оказываются неприемлемыми. Этот вид укрепления фундаментов наиболее индустриален. Несущая способность буроинъекционных свай, как и традиционных забивных, должна уточняться по результатам их статических испытаний.

Конструкция укрепления фундаментов буроинъекционными сваями заключается в устройстве так называемой несплошной «стены в грунте», состоящей из наклонных и вертикальных свай. Наклонные сваи с углом наклона 1—10 град. проходят через тело усиливаемого фундамента. Все сваи опираются на твердые несущие грунты, которые должны находиться ниже подошвы защитной «стены в грунте» проектируемого здания. Оголовки свай связываются между собой железобетонным или металлическим ростверком, который позволяет всем сваям усиления воспринимать нагрузку совместно. Такое усиление было выполнено на ул. Рождественке, д. 10 / 2, Сретенке, д. 24 / 2 и др. Ростверк может также выполнять функции подпорной стенки в случае значительного перепада высот между усиливаемыми фундаментами и площадкой строительства, при котором подошва фундамента находится выше площадки строительства. При вывалах грунта из-под фундамента возможно полное или частичное обрушение здания. Примером может служить усиление здания на ул. Кузнецкий Мост, д. 17.

В настоящее время при усилении фундаментов часто применяют козловые сваи, при

устройстве которых забуривание происходит с двух сторон, через тело фундамента (снаружи и изнутри здания), под определенным углом (1—10 град.), навстречу друг другу, с шагом не менее трех диаметров свай. При использовании данного метода нет необходимости в устройстве дополнительного ростверка, так как нагрузка от здания передается через фундамент на устойчивую козловую конструкцию. Таким образом были усилены здания на ул. Кузнецкий Мост, д. 13 / 9, Рождественке, д. 8 / 15, стр. 3.

К недостаткам данного метода усиления фундаментов можно отнести сложности при определении качества выполнения ствола сваи, антикоррозионную стойкость, ненадежность закрепления головы сваи в случае ветхого фундамента, который в последующем работает как ростверк.

При производстве работ по усилению фундаментов и грунтов основания существующей застройки очень важно проводить постоянный геодезический мониторинг за осадками зданий путем нивелирования всех геодезических марок, установленных на зданиях.

Наблюдения за деформациями основания и фундаментов зданий следует производить до начала работ по усилению и укреплению фундаментов, а также после окончания работ с частотой циклов наблюдений на период строительства не менее одного раза в неделю. Класс нивелирования марок, конструкция реперов и технология производства работ принимаются в соответствии с [1].

С развитием строительства стало ясно, что усиление фундаментов зданий окружающей застройки при строительстве зданий и сооружений крайне необходимо, особенно в исторической застройке центральной части Москвы. Основополагающими факторами являются: проведение квалифицированного обследования состояния зданий, правильное определение проектных решений и их грамотная реализация подрядной организацией.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Руководство по наблюдению за деформациями оснований и фундаментов зданий и сооружений. — М., 1975.

Поступила 16.09.08.