Технологические особенности возведения многоэтажных вставок

Наряду с надстройкой этажей высокий технологический эффект достигается путем устройства различных по высоте и площади вставок между существующими зданиями и торцевыми пристройками.

Размер вставок (плановые габариты) зависит от типа застройки и колеблется в достаточно широких пределах. Для периметральной замкнутой и полузамкнутой застройки расстояние между жилыми домами составляет 25-30 м, для смешанной застройки - 32-39 м, строчной - до 30 м, свободной - 25-33 м.

Учитывая достаточно широкий диапазон этого параметра, проектирование встроек осуществляется в монолитном железобетоне по стеновой или безбалочной каркасной схеме, а также с кирпичными несущими стенами по индивидуальным проектам.

На рис. 14.22 приведено проектное решение комплексной реконструкции двух жилых домов с 2-этажной надстройкой и встройкой нового 12-этажного здания длиной 26,4 и шириной 19,6 м.

Рис . 14.22. Реконструкция жилых зданий с надстройкой этажей и устройством многоэтажной вставки

Реализация проекта позволяет получить около 1800 м2 за счет надстройки этажей и более 3000 м2 площади встройки.

Технология производства работ предусматривает первоначальное возведение встройки, которая служит переселенческим фондом, с последующей реконструкцией поочередно двух корпусов зданий с надстройкой мансардного этажа и двухэтажной надстройки.

При проектировании и возведении встроенных зданий особое внимание должно уделяться исследованиям геологической структуры грунтов, физико-механическим и деформативным характеристикам, определяющим их несущую способность.

Важное место отводится детальным обследованиям фундаментов существующих зданий на предмет их усиления известными методами и технологиями.

При возведении заглубленных частей встроек необходимо осуществлять геотехнические расчеты путем численного моделирования методом конечных элементов (МКЭ) с программным обеспечением «Геомеханика», Plaxis , Flac и др.

Наиболее универсальной является программа Plaxis , которая охватывает вопросы возведения фундаментов, земляных работ (устройство котлованов), расчеты устойчивости ограждающих стенок и их влияние на осадки и деформации примыкающих зданий.

К основным структурным элементам программы относятся: моделирование грунтов основания упругопластичной моделью Кулона-Мора, реологической моделью с учетом ползучести грунта, модели упрочняющегося грунта; моделирование строительных конструкций набором элементов: плитных для плоских конструкций; стержневых для моделирования анкеров, распорок, стоек и др.; моделирование последовательности технологических операций строительства, темпов возведения, условий работы конструкций и грунтового основания; создание расчетных схем с учетом неоднородности грунтов, геометрии сооружения, нагрузок с разбивкой расчетной области на конечные элементы с возможностью общего или локального изменения сетки; оперативный анализ развития напряженно-деформированного состояния на любом этапе расчетов или технологии производства работ.

На рис. 14.23 приведены варианты расчета деформации системы «основание-сооружение» для ограждения котлована в виде консольной стенки с распорными и грунтовыми анкерами, а также деформации примыкающих зданий.

Рис . 14.23. Расчетные значения деформаций на момент начала потери устойчивости ограждения котлована консольной стенки (а) и окончание разработки котлована с анкерным креплением стенок (б)

Опыт строительства встроенных зданий, особенно при наличии слабых и водонасыщенных грунтов, показывает, что наиболее опасным последствием является неравномерная осадка примыкающих частей зданий, что приводит к значительным аварийным повреждениям.

Начальная фаза деформаций проявляется в образовании наклонных трещин в кирпичных или панельных стенах с последующим развитием ширины раскрытия и потерей несущей способности.

Значение деформаций фундаментов (неравномерных осадок) приведено на рис. 14.24 для условий С.-Петербурга, когда возводимая встройка привела к необратимым деформациям прилегающих жилых зданий. Рост этого параметра возрастал по мере возведения здания за счет увеличения технологических нагрузок и деформаций основания.

Рис . 14.24. Схема осадки и деформации примыкающих частей зданий и встроенного объекта за период эксплуатации 10 лет
а - схема размещения встроенного здания; б - разрез по 1 - 1; в - графики осадки фундаментов для различных периодов наблюдения; 1 - кривая осадки фундаментов после возведения встройки; 2 , 3 - через 5 и 10 лет; I - часть зданий, получивших сильные повреждения; II - аварийные повреждения

Исключить негативное влияние возможно путем сочетания процессов усиления фундаментов и устройства разделительных стенок, ограничивающих перемещение фундаментов существующих зданий.

Устройство разделительных стенок

Технология устройства разделительных стенок должна обеспечивать геометрическую неизменяемость примыкающих зданий, исключить возникновение осадок, приводящих к концентрации напряжений в несущих конструкциях и образованию трещин, их дальнейшему раскрытию и развитию деформаций.

Основное назначение разделительных стенок состоит в восприятии бокового давления от фундаментов и грунта, предотвращении вытекания грунтового массива из-под рядом стоящих фундаментов, изменении структуры фунтов вследствие разуплотнения при динамических воздействиях, под действием восходящих потоков подземных вод в результате водопонижения, выдавливания плывунных грунтов во время разработки котлованов.

Наиболее интенсивно возникновение осадок фундаментов существующих зданий наблюдается при водонасыщенных фунтах в момент откачки воды из разрабатываемого котлована или производства работ по водопонижению. Эти условия требуют создания разделительных стенок, выполняющих функции противофильтрационных завес с высокой степенью водонепроницаемости.

Особый случай представляет собой наличие линз плывуна. Если разделительная стенка не отсекает эту область, то в процессе разработки котлована возможны ее дрейф в область более низкого давления и возникновение осадок, приводящих к существенным деформациям зданий. Большое влияние на осадку фундаментов оказывает масса встраиваемого здания. При превышении определенных параметров наблюдается эффект воронкообразования, что также приводит к большим деформациям прилегающих к котловану частей фундаментов существующих зданий.

В зависимости от конструктивного решения разделительные стенки могут выполнять, кроме ограждающих и противофильтрационных, функции несущих фундаментов стен.

В ряде случаев возникает необходимость увеличения пространственной жесткости реконструируемых зданий, которое достигается путем закладки оконных и дверных проемов первых этажей, усилением фундаментов известными технологиями.

Варианты устройства разделительных стенок приведены на рис 14.25.

Рис . 14.25. Способы устройства разделительных стенок
а , б - шпунтовое ограждение, погружаемое вибрацией и вдавливанием; в - металлическими завинчивающимися сваями; г - грунтоцементными сваями по струйной технологии; д - буроинъекционными сваями с электроимпульсным уплотнителем; е - секущими сваями

Они включают шпунтовое ограждение (а, б ), устройство стенок из металлических завинчивающих свай (в), грунтоцементных свай и массивов (г), буроинъекционных и секущих свай (д, е) и др.

Выбор метода и технологии производства работ зависит от инженерно-геологических условий площадки, состояния конструктивных элементов, существующих построек, глубины заложения заглубленной части встраиваемых зданий, их конструктивной схемы, габаритных размеров и массы.

Основная задача при оценке геотехнической ситуации состоит в определении типа фундаментов встраиваемого здания, обеспечивающего надежность и безопасность окружающей застройки, а также выбора технологий, не оказывающих негативного воздействия на грунты основания и фундаменты соседних строений.

Из нормативных источников и практического опыта следует, что технологии, основанные на использовании ударных и виброударных режимов погружения свай, железобетонных шпунтовых ограждений и подобных конструкций, приводят к значительным динамическим воздействиям на здания при ускорении более 0,2-0,4 м/с2 и способствуют возникновению и развитию опасных деформаций.