Подземные тайны
20.07.2008
Санкт-Петербург расположен на слабых водонасыщенных тиксотропных грунтах, неравномерных напластованиях песка, супесей, суглинков. Поэтому даже самая передовая технология не может гарантировать качество свайного основания без точных инженерно-геологических изысканий.
От результатов геологического и гидрологического исследований участка строительства зависит не только выбор необходимой технологии выполнения свайного основания, но и качество объекта в целом.
Грунтовый мираж
Наличие слабых грунтов накладывает неизгладимый отпечаток на все строительство в городе и делает специальность геотехника особенно важной и ответственной. Даже при незначительном воздействии наши грунты способны перевоплощаться из вполне приличного твердого состояния в вязкий «студень». Раньше относительное благополучие старой застройки было обусловлено ограничением нагрузки на грунты, вследствие стабилизации высотности строительства (пределом считался карниз Зимнего дворца).
Современное строительство в историческом центре, с его тенденцией к дальнейшему повышению этажности и к использованию подземного пространства, расценивается многими экспертами как дополнительный фактор риска по отношению к сохранности исторической застройки. По международной классификации, в частности, по европейским нормам (Еврокодам), строительство и реконструкция в среде исторической застройки на слабых грунтах относится к самой высокой категории сложности.
Поэтому без тесного и конструктивного взаимодействия специалистов-геотехников с архитекторами, проектировщиками и застройщиками на всех стадиях строительного процесса (предпроектной проработки, проектирования и строительства) безопасность работ по новому строительству и реконструкции в центре Петербурга обеспечить просто нереально. Попытки строителей сэкономить на инженерно-геологических изысканиях, которые стоят недешево, оборачиваются необходимостью исправлять печальные последствия, что чревато гораздо большими затратами, а зачастую и непоправимыми утратами соседних со стройкой исторических зданий. Достаточно распространенной практикой остается выполнение свайного поля из буронабивных свай, которые изготавливаются с «дневной» поверхности грунта, без отрывки котлована. При этом армирование и бетонирование свай производится по проектную отметку головы сваи. Возможны варианты, когда условия формирования головы буронабивной сваи, определенные «вслепую», на основании лишь имеющихся геологических данных, не совпадают с реальными геологическими особенностями. Допустим, предполагается, что речь идет о тяжелых пылеватых текучепластичных суглинках, не являющихся водозапорным слоем для подземных напорных вод. При этом согласно геологическим данным наличие напорных вод не зафиксировано.
Однако в реальности шанс столкнуться с ними достаточно велик. Зачастую убедиться в этом удается лишь после выполнения свайных работ, когда становятся известны уточненные данные геологических изысканий. Наличие мощного водоносного слоя с напорными водами, не учтенное проектировщиками, способно привести к размыву бетона в головах свай. Если бы у проектировщиков были данные о реальном геологическом состоянии грунтов, наверняка было бы принято решение о целесообразности выполнения буронабивных свай в неизвлекаемой обсадной трубе (согласно требованию п. 15.3.23 СП 50-102–2003), что исключило бы риск размыва свай.
Общими усилиЯми
Хорошо известны технологии, которые положительно зарекомендовали себя в условиях Санкт-Петербурга. Так, изготовление буровых свай без выемки грунта, по технологии вращательного вдавливания трубы с оставляемым в основании сваи наконечником, опробовано не только на Северо-Западе, но и в Европе, в частности, в Голландии, где грунты аналогичны нашим. Специалисты признают, что нужно развивать методы изысканий, проводя более качественное исследование грунтовых условий. Не секрет, что большинство проблем при устройстве свайных оснований связано с качеством изысканий. Поэтому необходимо не только совершенствовать методы инженерно-геологических изысканий, но и усиливать контроль качества в данном направлении.
Для предотвращения рискованных ситуаций в сложных случаях очень даже целесообразно бывает проконсультироваться с признанными специалистами-геотехниками. Только подобный подход позволяет качественно выполнять свайные работы. Хотя одна нарушенная свая не может повлечь катастрофических последствий, так как нагрузка перераспределится, в случае значительного числа дефектов, своевременно не выявленных и не устраненных, это может привести к неравномерным осадкам сооружения. Поэтому инженерно-геологическим изысканиям в строительстве необходимо уделять самое пристальное внимание – особенно это касается Санкт-Петербурга.
Проблема подготовки грамотной инженерно-геологической документации – задача сложная, но вполне решаемая, если заказчик, инженер-геолог, проектировщик и подрядчик работают в тесном контакте, поддерживают долгосрочные партнерские отношения.
Хорошим подспорьем для проектировщиков может стать разработанная в ЗАО «НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект» программа FEM models. По сути это расчетный инструмент для сложных строительных расчетов методом конечных элементов. Программа содержит модели, описывающие работу надземных конструкций здания и сложную нелинейную работу грунта. FEM models дает возможность решать задачи расчета основания и надземных конструкций здания с учетом их взаимодействия, позволяя тем самым на практике выполнять требования норм о необходимости совместного расчета. Кроме этого программа позволяет производить расчеты пространственных стержневых систем на статику (с учетом геометрической нелинейности) и динамику, а также рассчитывать пластинчатые системы. Количество элементов в стержневых и пластинчатых системах может достигать 5 тыс., в программу включен Редактор КЭ моделей, что дает возможность создавать модели даже при минимальных знаниях в области программирования.
Автор: Андрей Мельников (по данным ЗАО «Статика Инжиниринг», ЗАО «НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект»)
От результатов геологического и гидрологического исследований участка строительства зависит не только выбор необходимой технологии выполнения свайного основания, но и качество объекта в целом.
Грунтовый мираж
Наличие слабых грунтов накладывает неизгладимый отпечаток на все строительство в городе и делает специальность геотехника особенно важной и ответственной. Даже при незначительном воздействии наши грунты способны перевоплощаться из вполне приличного твердого состояния в вязкий «студень». Раньше относительное благополучие старой застройки было обусловлено ограничением нагрузки на грунты, вследствие стабилизации высотности строительства (пределом считался карниз Зимнего дворца).
Современное строительство в историческом центре, с его тенденцией к дальнейшему повышению этажности и к использованию подземного пространства, расценивается многими экспертами как дополнительный фактор риска по отношению к сохранности исторической застройки. По международной классификации, в частности, по европейским нормам (Еврокодам), строительство и реконструкция в среде исторической застройки на слабых грунтах относится к самой высокой категории сложности.
Поэтому без тесного и конструктивного взаимодействия специалистов-геотехников с архитекторами, проектировщиками и застройщиками на всех стадиях строительного процесса (предпроектной проработки, проектирования и строительства) безопасность работ по новому строительству и реконструкции в центре Петербурга обеспечить просто нереально. Попытки строителей сэкономить на инженерно-геологических изысканиях, которые стоят недешево, оборачиваются необходимостью исправлять печальные последствия, что чревато гораздо большими затратами, а зачастую и непоправимыми утратами соседних со стройкой исторических зданий. Достаточно распространенной практикой остается выполнение свайного поля из буронабивных свай, которые изготавливаются с «дневной» поверхности грунта, без отрывки котлована. При этом армирование и бетонирование свай производится по проектную отметку головы сваи. Возможны варианты, когда условия формирования головы буронабивной сваи, определенные «вслепую», на основании лишь имеющихся геологических данных, не совпадают с реальными геологическими особенностями. Допустим, предполагается, что речь идет о тяжелых пылеватых текучепластичных суглинках, не являющихся водозапорным слоем для подземных напорных вод. При этом согласно геологическим данным наличие напорных вод не зафиксировано.
Однако в реальности шанс столкнуться с ними достаточно велик. Зачастую убедиться в этом удается лишь после выполнения свайных работ, когда становятся известны уточненные данные геологических изысканий. Наличие мощного водоносного слоя с напорными водами, не учтенное проектировщиками, способно привести к размыву бетона в головах свай. Если бы у проектировщиков были данные о реальном геологическом состоянии грунтов, наверняка было бы принято решение о целесообразности выполнения буронабивных свай в неизвлекаемой обсадной трубе (согласно требованию п. 15.3.23 СП 50-102–2003), что исключило бы риск размыва свай.
Общими усилиЯми
Хорошо известны технологии, которые положительно зарекомендовали себя в условиях Санкт-Петербурга. Так, изготовление буровых свай без выемки грунта, по технологии вращательного вдавливания трубы с оставляемым в основании сваи наконечником, опробовано не только на Северо-Западе, но и в Европе, в частности, в Голландии, где грунты аналогичны нашим. Специалисты признают, что нужно развивать методы изысканий, проводя более качественное исследование грунтовых условий. Не секрет, что большинство проблем при устройстве свайных оснований связано с качеством изысканий. Поэтому необходимо не только совершенствовать методы инженерно-геологических изысканий, но и усиливать контроль качества в данном направлении.
Для предотвращения рискованных ситуаций в сложных случаях очень даже целесообразно бывает проконсультироваться с признанными специалистами-геотехниками. Только подобный подход позволяет качественно выполнять свайные работы. Хотя одна нарушенная свая не может повлечь катастрофических последствий, так как нагрузка перераспределится, в случае значительного числа дефектов, своевременно не выявленных и не устраненных, это может привести к неравномерным осадкам сооружения. Поэтому инженерно-геологическим изысканиям в строительстве необходимо уделять самое пристальное внимание – особенно это касается Санкт-Петербурга.
Проблема подготовки грамотной инженерно-геологической документации – задача сложная, но вполне решаемая, если заказчик, инженер-геолог, проектировщик и подрядчик работают в тесном контакте, поддерживают долгосрочные партнерские отношения.
Хорошим подспорьем для проектировщиков может стать разработанная в ЗАО «НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект» программа FEM models. По сути это расчетный инструмент для сложных строительных расчетов методом конечных элементов. Программа содержит модели, описывающие работу надземных конструкций здания и сложную нелинейную работу грунта. FEM models дает возможность решать задачи расчета основания и надземных конструкций здания с учетом их взаимодействия, позволяя тем самым на практике выполнять требования норм о необходимости совместного расчета. Кроме этого программа позволяет производить расчеты пространственных стержневых систем на статику (с учетом геометрической нелинейности) и динамику, а также рассчитывать пластинчатые системы. Количество элементов в стержневых и пластинчатых системах может достигать 5 тыс., в программу включен Редактор КЭ моделей, что дает возможность создавать модели даже при минимальных знаниях в области программирования.
Автор: Андрей Мельников (по данным ЗАО «Статика Инжиниринг», ЗАО «НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект»)
рубрика:
Технологии и материалы
