Методы и особенности усиления грунтов

БЕЗОПАСНОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ ГЛУБОКИХ КОТЛОВАНОВ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

В настоящее время в Санкт-Петербурге все чаще ведется строительство заглубленных сооружений, для чего производится усиление грунтов и укрепление фундаментов. Для безопасного строительства таких сооружений необходимо надежное ограждение котлована. В качестве ограждения на работах по укреплению грунтов в городском строительстве обычно применяется три основных варианта. Первый — традиционный для Санкт-Петербурга — шпунтовое ограждение.. Второе — метод “стена в грунте”. Третий — метод опускного колодца. Остановимся подробнее на каждом из них.

Шпунтовое ограждение (как правило, шпунт — Ларсен IV, V)

Глубина котлованов до 8-10 м. Примеры глубоких котлованов: котлованы при реконструкции пл. Труда, Железнодорожного терминала у Московского вокзала, пешеходного тоннеля у Лиговского проспекта и Черной речки.

Для обеспечения устойчивости шпунтовых стенок котлована при ширине до 18 м используются распорные крепления, при большей ширине используются инъекционные анкеры. В зависимости от глубины котлована они устанавливаются в один и два яруса по высоте.

Для безопасного возведения шпунтовых стен необходимо:

• проведение расчетов шпунтовой стенки с учетом осадки поверхности грунта за бровкой котлована;

• обследование окружающих зданий с определением их технического состояния, категории технического состояния и возможной дополнительной осадки (в соответствии с ТСН 50-302-2004 — Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге. СПб 2004);

• проведение выбора типа шпунта, шага анкеров или распорок в соответствии с сопоставлением расчетных данных по осадке грунта под окружающими зданиями при выбранных размерах шпунтовой стены с допустимыми значениями дополнительных осадок обследованных зданий;

• опытное погружение шпунта с замерами динамического воздействия на окружающие здания;

• проведение подбора нового технологического оборудования для погружения шпунта или смены режимов погружения при превышении динамического воздействия нормативных значений скорости и ускорения колебаний по ВСН 490-87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки» и СН 22.4/2.1.8.566-96 «Санитарные нормы «Производственная вибрация, вибрация в помещениях жилых и общественных зданий»;

• проведение мониторинга технического состояния зданий во время ведения работ, включающего геодезические наблюдения за осадками здания, наблюдения за раскрытием трещин по установленным маякам.

• наблюдение за уровнем грунтовых вод у фундаментов окружающих зданий с целью недопущения его падения ниже уровня подошвы фундаментов т. к. это сразу вызовет дополнительную осадку окружающих зданий.

Метод «стена в грунте»

Его основой служит откопка рядом со зданием траншеи глубиной (1 — 3 метра) специальным экскаватором. Стенки траншеи удерживаются глинистым раствором, приготовленном на основе бентонитовых глин. Плотность раствора 1,15 — 1,18 т / м 3, уровень свободной поверхности глинистого раствора поднимается над грунтом за счет изготовления на поверхности стройплощадки бетонной форшахты (0,5 — 1,0 м).

В зависимости от технологии возведения «стена в грунте» может быть монолитной, сборной, из буросекущихся свай и т. д.

Преимущества данного способа: отсутствие динамических воздействий на здание при устройстве «стены в грунте», возможность использования «стены в грунте» не только как ограждающей, но при необходимости и как несущей конструкции, так как ее толщина колеблется от 0,4 до 1,2 м.

Недостатки: обязательное наличие сложного агрегата для постоянной очистки глинистого раствора и необходимость точного поддержания его плотности. Кроме того, необходимо продуманное конструктивное решение стыков отдельных элементов стены в грунте и точное их выполнение, так как в противном случае будет нарушена водо — и грунтонепроницаемость стены, и как следствие этого дополнительная осадка окружающих зданий.

В Санкт-Петербурге в связи с наличием большого количества текучепластичных грунтов и отсутствием опытных специализированных организаций (кроме «Гидроспецстрой» и «Геострой») строительство методом «стена в грунте» велось до последнего дня крайне редко, а применение его на практике скорее можно оценить как опытное строительство.

Например, строительство подземного вестибюля станции метро «Спортивная» начиналось со стены сорокасантиметровой толщины, с распорными креплениями, а затем в связи с постоянными протечками, вызванными нарушением водо — и грунтонепроницаемости первоначальной «стены в грунте», в два приема толщина была доведена до 1,2 м. Но, безусловно, внедрение этого метода необходимо продолжать с точным выполнением технологии ведения работ в сложных грунтовых условиях Санкт-Петербурга.

Метод опускного колодца

Строительство подземных сооружений методом опускного колодца широко применялось в нашем городе в 70 — 80 годах прошлого века.

Достоинство метода: возможность изготовления на поверхности грунта качественного, надежного железобетонного сооружения, состояние которого после погружения полностью обеспечит его водо — и грунтонепроницаемость. Однако его погружение требует большого опыта и точного соблюдения конструктивно — технологических мероприятий: по снижению трения по стенкам колодцев и понижения уровня грунтовых вод, что в районах городской застройки требует дополнительной противофильтрационной завесы, выполняемой методом «стена в грунте».

Кроме того, при извлечении грунта из колодцев большого диаметра требуется установка в теле колодца датчиков, фиксирующих напряжение в его арматуре и датчиков давления грунта, определяющих давление на тело колодца. Наличие таких данных позволяет управлять процессом экскавации грунта из колодца и избежать его зависания и разрушения. Этот передовой метод был применен институтом ВНИИГС Минмонтажспецстроя СССР при возведении колодца у Павелецкого вокзала в Москве и Ольгинских очистных сооружений.

В завершение, хочется подчеркнуть, что проектирование такого рода сооружений с глубины 10 — 20 м должно выполняться только специализированными организациями с большим положительным опытом данной работы. Кроме того, учитывая сложность Санкт — Петербургских грунтов, необходима не только вневедомственная экспертиза проектов, но и независимая экспертиза двух — трех экспертов — геотехников, членов Российского общества механики грунтов оснований и фундаментов, имеющих личную лицензию РОМГГиФ и Госстроя РФ на проектирование данных объектов. На основании данных экспертиз специализированная комиссия по фундаментостроению или другая аналогичная организация при губернаторе Санкт-Петербурга должна дать окончательное решение о правильности конструкции и технологии возведения заглубленного сооружения в историческом центре Санкт-Петербурга.

Отсутствие обязательного 2-х этапного пути согласования вновь возводимых подземных сооружений грозит городу техногенными катастрофами. Стоит вспомнить строительство гостиницы «Невский Палас» и железнодорожного терминала Московского вокзала, где в связи с некачественной (не СНиПовской) технологией изготовления буронабивных свай большого диаметра осели и были разобраны несколько зданий в историческом центре Санкт-Петербурга.

В XXI веке мы должны перейти на согласованную, взвешенную, высококвалифицированную работу по освоению подземного пространства Санкт-Петербурга.