5.3. Усиление кустов свай (ч. 5)

Уникальным является осуществленное в 1979—1981 гг. в Днепропетровске Укргидроспецфундаментстроем усиление свайных фундаментов в возведенном трехпролетном каркасном промышленном здании, которое было запроектировано в 1964—1965 гг. Здание с размерами в плане 108×240 м имело пролеты по 36 м с высотами 25 и 38,4 м. Каркас цеха и фермы покрытия металлические, покрытие состоит из сборных железобетонных плит размером 3×12 м. Шаг колонн 12 м. Наружные стены состоят из сборных навесных железобетонных панелей размером 12×1,2 м. Цех оборудован мостовыми кранами грузоподъемностью 100; 150 и 250 т.

Площадка, на которой было возведено промышленное здание, сложена следующими напластованиями грунтов (сверху вниз): насыпным и почвенно-растительным слоем толщиной 2—3 м; просадочным (δпр = 0,02÷0,06) лессом и лессовидным суглинком толщиной 6—8 м; малопросадочным лессовидным суглинком толщиной 3—5 м, который подстилается лессовой пластичной супесью толщиной 10—12 м. Ниже с глубины 30 м залегают плотные красно-бурые суглинки в твердом состоянии. Здание располагалось вдоль имеющегося уклона площадки в сторону находящегося невдалеке оврага. Примерно такой же уклон имели указанные напластования грунтов.

При изысканиях в 1972 г., грунтовые воды были встречены на глубинах 22—26 м от планировочной отметки. Вследствие интенсивного питания водоносного горизонта естественными и искусственными источниками на площадке произошел интенсивный подъем грунтовых вод. Так, в 1977 г. их уровень был обнаружен на глубинах 10—16 м, а в 1978 г. — 9—12 м от отметки планировки. Скорость подъема грунтовых вод в год у оси 1 здания составляла 2,6 м, посредине у оси 11 — 1,6 м, а у крайней оси 27 — 3,17 м. Таким образом, за 16 лет уровень грунтовых вод поднялся на 15 м и более, при этом по длине здания подъем был неодинаковым. Прогноз изменения уровня грунтовых вод показал, что стабилизация его на площадке не ожидается.

Фундаменты под колонны каркаса цеха были выполнены на виброштампованных сваях диаметром 500 мм длиной 8—10 м (рис. 5.7). Основанием свай принят слой лессовидных суглинков. Число свай в кусте составляет 10—19. Максимальная нагрузка на сваю 1100 кН, минимальная — 410 кН. Монолитные железобетонные ростверки из бетона марки М200 армированы каркасами на высоту 110 см; шаг каркасов 200 мм; отметки низа ростверка — 3,5 м. Заглубленные помещения в корпусе и фундаменты под оборудование выполнены в основном на естественном основании без учета подъема уровня грунтовых вод. Нагрузка на бетонные полы составляла 50—100 кН/м2.

Схема усиления фундамента
Рис. 5.7. Схема усиления фундамента
1 — существующие виброштампованные сваи; 2 — ростверк; 3 — задавливаемые сваи усиления; 4 — ростверк усиления — железобетонная обойма; 5 — арматура обоймы; 6 — балки усиления опирания колонны; 7 — металлическая колонна каркаса; 8 — насыпной и почвенно-растительный слой; 9 — лесс; 10 — лессовидные просадочные суглинки; 11 — лессовидный малопросадочный суглинок; 12 — лессовая супесь

Следует отметить, что в 60-х годах в практике проектирования промышленных сооружений без осуществления в них мокрого технологического процесса, по существу, не встречалось примеров значительного подъема уровня грунтовых вод. Поэтому возможность такого подъема при проектировании, как правило, не учитывалась. Существовало также мнение, что подъем уровня грунтовых вод на одной территории происходит с одинаковой скоростью, а поэтому вызываемые им просадки будут сравнительно равномерными. Поэтому при проектировании рассматриваемого здания учитывалась возможность замачивания просадочных грунтов лишь сверху — от инфильтрации атмосферных осадков, от утечек из подземных коммуникаций и т.п. При этом на случай таких просадок в проекте предусматривалась возможность рихтовки металлических колонн в процессе эксплуатации до 40 см.

Здание возводилось с 1968 по 1974 г. До 1976 г. осадки фундаментов колонн не измеряли. В 1976 г. были зафиксированы значительные осадки фундаментов по оси 21. За период с 30.01.76 г. по 18.06.78 г. суммарные осадки колонн по оси 21 составили 250 мм, по осям 1—2 — 63—70 мм; в центральной части корпуса — 54 мм. Максимальные осадки наблюдались по осям 14—21, где за период с 1977 по 1978 г. отмечен самый значительный подъем уровня грунтовых вод — 3,17 м в год; прирост осадок за период с 23.12.77 г. по 21.06.78 г. составил 52 мм, осадки продолжались со скоростью 5—10 мм в месяц.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов