Особенности устройства шнунговых ограждений в примыкании к существующим зданиям и сооружениям

При разработке котлованов вблизи существующих фундаментов снижаются вертикальные и горизонтальные напряжения в массиве грунта ниже дна котлована и рядом с ним, что уменьшает несущую способность грунтового основания. При глубине котлована большей глубины заложения существующих фундаментов на естественном основании могут возникнуть дополнительные отрицательные явления: развитие дополнительного бокового активного давления грунта на стену существующего фундамента, ослабление устойчивости существующего основания при разработке котлована с откоса, суффозионные явления, характеризующиеся выносом тонких фракций частиц и ослаблением грунтового массива в целом при строительном понижении уровня подземных вод, выпор грунта под зданием при погружении свай.

Такие явления приводят к изменению напряженно-деформированного состояния массива грунта и к потере устойчивости его прифунда- ментного слоя, примыкающего к возводимому зданию. В результате развивают ся пластические деформации грунта с выдавливанием его из- под подошвы фундамента в сторону котлована и, как следствие, недопустимые деформации существующего здания.

Кроме того, опасна длительная фильтрация воды при открытом водоотливе, приводящая к механической суффозии грунта вынос фильтрационным потоком мелких частиц из грунтового массива.

Механическая суффозия характерна для рыхлых песчаных грунтов с неоднородным гранулометрическим составом, а также и для связных грунтов. Интенсивность развития суффозии зависит от градиента фильтрационного потока /, т. е. от понижения уровня грунтовых вод, которое становится опасным, если градиент напора / > 0,6.

К значительным деформациям существующих зданий может привести даже кратковременное понижение уровня подземных вод, вызванное необходимостью проведения работ насухо. В этом случае нет взвешивающего влияния подземной воды (в мелких и пылеватых песках, супесях). Удельный вес грунта в этом случае может повыситься примерно вдвое и основание существующего здания подвергнется дополнительному уплотнению, сопровождающемуся неравномерной осадкой здания.

В этих условиях наиболее эффективной мерой для исключения влияния колебания уровня грунтовых вод (при невозможности отказаться от откачек грунтовых вод) на конструкции зданий является применение шпунта, погруженного в водоупорные слои грунта и образующего (в плане) замкнутый водонепроницаемый контур.

Известно, что строительство нового здания вблизи уже существующего вызывает дополнительное уплотнение основания, в результате этого увеличиваются напряжения в фунте. Дополнительная осадка зависит от деформируемости грунтов, величины сжимаемой толщи, времени приложения нагрузки и других факторов. Поверхность фунта непосредственно у края подошвы фундамента дает осадку', приблизительно равнуто осадке самого фундамента, а с удалением от фая подошвы она интенсивно уменьшается. Ширина воронки оседания L вблизи возводимого здания приблизительно равна суммарной толщине сжимаемых фунтов Н = (1-2) Ь, где b—длина здания. Образование воронки оседания поверхности грунта приводит к деформации любых существующих сооружений и коммуникаций, находящихся в пределах указанной воронки.

В этих условиях в составе проекта организации строительства (ГЮС) необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, направленные на предотвращение деформаций существующих зданий, сооружений и коммуникаций. В этих условиях разделительный шпунт является наиболее универсальным и эффективным решением. Так, на рис. 2.12, а приведены возможные варианты примыкания к существующим зданиям новых фундаментов на естественном основании, а на рис. 2.12,6, в — свайных.

При определении глубины погружения шпунта необходимо обеспечить условие, при котором вертикальные перемещения ограждения будут существенно меньше осадки возводимого здания. Для этой цели шпунт необходимо заглублять в слои плотных грунтов или на глубину, при которой сила трения по боковой поверхности шпунта была бы больше силы отрицательного трения, вызывающей его внедрение в грунт совместно с осадками возводимого здания, согласно следующему неравенству и рис. 2.12, в [60, 91, 95]:

где ht —суммарная толщина уплотняющихся грунтов, в пределах которой развиваются силы отрицательного направленного вниз трения;

глубина погружения шпунта в толщу грунтов с модулем деформа-

Конструктивные схемы устройства примыкания к существующим зданиям и сооружениями с применением шпунтовых разделительных стен

Рис. 2.12. Конструктивные схемы устройства примыкания к существующим зданиям и сооружениями с применением шпунтовых разделительных стен: a — примыкание возводимого фундамента на естественном основании; б, в — примыкание возводимого фундамента на свайном основании с ростверком и железобетонной консолью соответственно; г — расчетная схема к определению длины шпунта; 1 — существующий фундамент; 2 — шпунт; 3 — несущая или ограждающая стена; 4 — ростверк; 5 — буровые сваи; 6 — железобетонная

консоль

ции Е > 10 МПа при этажности зданий до 12 и Е > 12 МПа для более высоких зданий; f.—удельное нормативное боковое трение свай и грунта /'-го слоя, принимаемого по СП 24.13330.2012;/’^—удельное отрицательное трение свай о грунт на участке h., определяемом по формуле

где У с — коэффициент условий работы, равен 0,6 при < 4 м и 0,8 при h] > 4, f" — удельное нормативное трение.

Условие (2.4) может не проверяться, когда шпунт погружается в плотные грунты с модулем деформации более 50 МПа.

При определении длины шпунтового ограждения в плане необходимо пользоваться рекомендациями рис. 2.13, с учетом так называемых «шпор» — участков длиной не менее длины погружаемого шпунта, выступающих за контур возводимого и существующего здания [91]. «Шпоры» необходимы для предотвращения влияния нового строительства на существующую застройку с учетом инженерных коммуникаций, расположенных в границах примыканий.

Схемы расположения разделительных шпунтовых стен в плане

Рис. 2.13. Схемы расположения разделительных шпунтовых стен в плане: 1,2 — существующее и возводимое здания соответственно;

3 — шпунтовая стенка

Рассмотрим более подробно основные принципы назначения параметров шпунтового разделительного ограждения при возведении фундаментов мелкого заложения вблизи существующих зданий. В этих условиях необходимость шпунта определяется следующими условиями (рис. 2.14).

Схема размерных характеристик погружения шпунта вблизи существующего здания при устройстве фундаментов мелкого заложения

Рис. 2.14. Схема размерных характеристик погружения шпунта вблизи существующего здания при устройстве фундаментов мелкого заложения: bh — глубина подвала существующего здания; bf— ширина подошвы фундаментов существующего здания; dt — глубина проектируемого котлована; df — заложение подошвы существующих фундаментов; г — уровень грунтовых вод

При расчетах следует учитывать следующие положения [59,91 ]:

  • 1. Шпунт не требуется при d < df— 0,5 и d < d . Однако при d- 0,5 f и dw разработку котлована в пределах полосы шириной 5 м, считая от края существующего фундамента, следует производить захватками не более 1,5 м по длине примыкания.
  • 2. Шпунт необходим при с/> с/ ,. Для предотвращения водоприто- ка в котлован шпунт необходимо погрузить до подстилающего водо- упора или на глубину, определяемую соотношением

где / — необходимая длина шпунта (от поверхности земли).

При этом необходимо выполнить дополнительный расчет шпунта на устойчивость для удержания откоса котлована с учетом давления, передаваемого на грунт существующими фундаментами.

Разработка котлована и возведение фундаментов должны выполняться захватками.

  • 3. Шпунт погружается при d 1 м вдоль линии примыкания котлована к существующим фундаментам. Устойчивость шпунта должна быть проверена расчетом.
  • 4. Если котлован глубиной с/ < (/ примыкает вплотную к существующим фундаментам, вдоль границы примыкания погружается шпунт на глубину 2-3 м ниже подошвы.

Разработка котлована возможна без шпунта, если выполнено следующее условие [95]:

где F — расчетная нагрузка на основание существующего здания; F — сила предельного сопротивления основания существующего здания; ун — коэффициент надежности по назначению существующего сооружения, принимаемый равным 1,1с учетом того, что котлован около существующих зданий должен быть открыт за ограниченное время; уе — см. формулу (2.5).

При ds < d и L > 0 длина заделки шпунта ниже подошвы существующего фундамента И должна приниматься по условию h >2br Такой шпунт гарантирует устойчивость основания (без учета динамических воздействий), и расчет можно не производить.

Разработка котлована ниже подошвы существующих фундаментов допускается при условии погружения технологического неизвлекаемого шпунта, который должен обеспечивать прочность грунтового основания с учетом вертикального давления на грунт от существующих фундаментов. До начала разработки котлована на полную глубину необходимо обеспечить устойчивость шпунта в горизонтальном направлении установкой анкеров, распорами или другими элементами.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >