1.3. Деформации фундаментов при изменении свойств основания (ч. 2)
Примеры деформаций зданий и сооружений на просадочных грунтах достаточно широко освещены в литературе [18, 20, 21 и др.]. К ним, кроме того, следует добавить деформации аварийного характера (недопустимые крены, трещины и др.) ряда элеваторов в Ставропольском крае, которые возведены на сплошных фундаментных плитах в грунтовых условиях II типа по просадочности; деформации жилых домов в г. Таирово Одесской обл., которые построены на пирамидальных сваях, не прорезающих просадочную толщу I типа; при этом деформации были настолько значительными, что потребовалось отселение людей; деформации жилого дома в Казацком пер. в Херсоне, которые из-за просадок основания в грунтовых условиях I типа пришлось разобрать.
Предотвращение значительных осадок фундаментов на просадочных грунтах должно осуществляться по двум направлениям: устранение причин, вызывающих просадки (приостановка подъема грунтовых вод, отвод поверхностных вод, ремонты коммуникаций) и усиление существующих фундаментов (уменьшение действующих давлений на основание путем уширения фундаментов, подведение свай, упрочнение грунтов) и надземных конструкций.
Технологические процессы на многих предприятиях химической, металлургической и других отраслей промышленности связаны с производством или потреблением различных химических растворов, которые, попадая в грунт, вызывают коренные изменения свойств основания. Так, взаимодействие с грунтом химических растворов соляной, плавиковой и кремнефтористоводородной кислот приводит к образованию легкорастворимых и легковымываемых солей, что вызывает просадочные явления. Проливы же растворов щелочей и серной кислоты вызывают химическое набухание грунтов, при этом силы кристаллизации солей развивают давление, значительно превышающее нагрузку от зданий. Внешне деформации оснований, взаимодействующих с агрессивными химическими растворами, проявляются в образовании характерных трещин в стенах, перекосе фундаментов оборудования, колонн и металлических конструкций [7, 14].
При вскрытии грунтов котлованами происходит определенное снижение их деформативных и прочностных свойств в верхнем слое основания, что обусловлено разуплотнением грунтов вследствие снятия бытового давления, взвешивающим действием грунтовых вод, а также воздействием атмосферного выветривания [7]. Явления разуплотнения грунтов обычно проявляются при значительной глубине разработанных котлованов (7—10 м и более). В грунтах осадочного происхождения изменение природных свойств основания проявляется лишь при длительных простоях котлованов, сопровождаемых процессами увлажнения — высыхания, промораживания — оттаивания и т.п. В элювиальных грунтах, сформировавшихся при выветривании горных пород и оставшихся на месте своего образования, в результате атмосферного выветривания даже при сравнительно небольших по времени сроках простоя котлованов, в том числе и в летний период, происходит существенное снижение механических свойств основания.
Зачастую причиной ненадежных проектных решений устройства оснований является недостаточно корректное проведение технико-экономических обоснований. На этой стадии не всегда производится расчет по деформациям, в результате чего сравниваются варианты различной надежности: например, фундаменты на грунтовой распределительной подушке и свайные фундаменты. Кроме того, при сравнении вариантов учитываются только затраты на устройство самих фундаментов без учета стоимости дополнительных конструктивных элементов.
Причиной деформаций служит иногда недостаточность указаний в чертежах по технологии производства работ на объекте. Так, при применении свайных фундаментов не предусматривают специальных мер для погружения свай до проектной отметки (например, устройство лидирующих скважин). В результате сваи получают ложный отказ, не достигнув проектной отметки. К дефектам определения несущей способности свай по результатам пробного их нагружения относится и кратковременность проведения испытаний.
За последние годы в нашей стране накоплен большой опыт по реконструкции промышленных предприятий и зданий гражданского назначения. По степени реконструкции или объему выполняемых строительно-монтажных работ здания и сооружения принято подразделять на полностью или частично реконструируемые. В первое понятие входит коренная перепланировка существующих площадей на основе изменения или усовершенствования технологического процесса, при которой предусматривается производство строительных работ по всему зданию или сооружению с усилением или заменой не менее 50% его основных несущих конструкций. Частичная реконструкция предусматривает такое производство строительно-монтажных работ, которое направлено на изменение архитектурно-конструктивных и объемно-планировочных решений не всего, а какой-то отдельной части здания (например, одного этажа, одного пролета и др.). Сюда же следует отнести надстройку и пристройку зданий. Замена технологического оборудования в действующем цехе, осуществляемая в плане его технического переоснащения и обновления активной части основных фондов и не сопровождаемая производством строительно-монтажных работ, не может считаться реконструкцией [22, с. 18].
Производственные здания морально и физически изнашиваются медленнее установленного в них технологического оборудования. Поэтому модернизация (полная или частичная) или замена активной части основных фондов происходит значительно чаще, чем реконструкция промышленных зданий. К моменту коренной реконструкции здания его технологическое оборудование оказывается частично или полностью замененным несколько раз.
Применительно к фундаментам несущих конструкций и технологического оборудования любая проводимая реконструкция, как и осуществляемая модернизация оборудования, влечет за собой увеличение нагрузок на фундаменте. Все это вызывает необходимость усиления фундаментов, а в отдельных случаях повышения несущий способности основания.