5.3. Усиление кустов свай (ч. 6)

Анализ характера осадок фундаментов корпуса, динамика подъема уровня грунтовых вод, нормативных сопротивлений грунтов под пятой виброштампованных свай (по результатам повторных инженерно-геологических изысканий), несущей способности свай, испытанных в замоченных грунтах, и результатов расчета по деформациям фундаментов, опирающихся на замоченные лессовые грунты, позволил сделать следующий выводы.

• 1. Интенсивный подъем уровня грунтовых вод с начала строительства привел к замачиванию лессовых просадочных грунтов, в результате; чего в них проявились просадочные деформации, грунты потеряли структурную прочность и резко снизили прочностные и деформативные свойства; просадка этих грунтов совместно со снижением несущей способности, грунтов в активной зоне фундаментов вызвали осадки колонн и деформации конструкций.
• 2. Механические свойства грунтов в основании свайных фундаментов здания оказались неодинаковыми. Так, нормативное сопротивление грунта под пятой свай изменялось от 6 МПа у оси 21 до 18 МПа посередине цеха; расчетная несущая способность виброштампованных свай в частично замоченных лессовых грунтах (по состоянию на 1978 г.) по результатам их испытаний и статического зондирования грунтов составляла 878 кН посередине цеха и 388—650 кН у оси 21. При дальнейшем подъеме уровня грунтовых вод и полном замачивании лессовидного суглинка способность виброштампованных свай будет находиться в пределах 220—440 кН.
• 3. Осадки фундаментов корпуса будут продолжаться, пока не достигнут предельных значений, которые в соответствии с расчетом (осадка плюс просадка) составят ориентировочно 40—60 см.

В связи с полученными результатами анализа было принято решение о проектировании усиления фундаментов корпуса. Одновременно необходимо было запроектировать мероприятия для предотвращения затопления заглубленных помещений, исключение деформации фундаментов под оборудование и полов, а также снижения несущей способности виброштампованных свай менее 400 кН. Водопонижение было осуществлено методом лучевого дренажа.

При проектировании усиления свайных фундаментов Укрспецстройпроектом было рассмотрено шесть вариантов стабилизации осадок.

• 1. Задавливание по периметру дополнительных (выносных) свай из металлических труб диаметром 325 мм (отдельными секциями) общей длиной 20—22 м с опиранием острия в лессовую супесь. Несущая способность таких свай по данным испытания их статической нагрузкой с замачиванием просадочных грунтов составляла 600—800 кН.
• 2. Задавливание аналогичным методом свай из металлических труб диаметром 350 мм длиной 26—30 м с заглублением их острия в красно-бурые суглинки. Несущая способность таких свай по данным испытаний составила 1000 кН.
• 3. Устройство выносных буронабивных и задавливаемых металлических свай. При этом буронабивные сваи выполняются диаметром 500 мм с уширением диаметром 1600 мм и длиной 8 м (несущая способность свай по данным испытаний 800 кН) только для тех фундаментов, для которых это возможно по условиям действующего технологического процесса в здании.
• 4. Устройство выносных забивных железобетонных (сечением 35×35 см) и задавливаемых металлических свай. При этом забивные сваи (длина 18—20 м, несущаяспособность 500 кН) предусматривались лишь для тех фундаментов, к которым можно подъехать с копром.
• 5. Устройство наклонных корневидных свай диаметром 200 мм и длиной 28—30 м. Сваи выполняют буровым станком СБА-500 за пределами фундаментов с пересечением их под существующим ростверком; несущая способность корневидной сваи принята 200—300 кН.
• 6. Укрепление грунтов основания способом электросиликатизации на глубину 9 м ниже подошвы свай. При этом слой лессовидного суглинка, расположенный выше уровня грунтовых вод, предполагалось закрепить способом однорастворной силикатизации.

Технико-экономическое сравнение всех шести вариантов с учетом трудоемкости намечаемых работ и имеющегося опыта осуществления усиления выявило преимущества первых двух, которые обеспечивали: возможность выполнения работ по усилению фундаментов в стесненных условиях действующего технологического процесса в здании, прорезку просадочных грунтов дополнительными сваями с опиранием их на несущие слои из супеси и суглинка, полное прекращение дальнейших осадок фундаментов, отсутствие динамических воздействий при производстве работ и осуществление четкого контроля за погружением свай.

Для исполнения был принят первый вариант, хотя и более металлоемкий, но позволяющий осуществлять погружение с меньшими усилиями задавливания. Несущая способность существующих виброштампованных свай, равная 400 кН, учтена в работе усиливаемого фундамента. Число дополнительных свай среднего ряда для усиления фундамента составляло в среднем 24, а крайнего ряда — 12. Для включения дополнительных свай в работу предусматривалось устройство монолитного железобетонного ростверка-обоймы, жестко соединенного с колонной и расположенного над существующим ростверком (см. рис. 5.7, а, б).

Задавливание свай первоначально предполагалось осуществить с помощью обычных гидравлических домкратов. Однако проектируемый срок задавливания свай таким способом получался значительным. Поэтому Укрспецстройпроектом, Укргидроспецфундаментстроем и Днепропетровским заводом прессов была разработана и изготовлена специальная гидравлическая задавливающая установка.

Порядок задавливания металлических трубчатых свай секциями по 6,5 м, заполнения секций бетоном и изготовления ростверков был запланирован таким, чтобы стабилизация фундаментов каждой рамы металлического каркаса здания наступала одновременно. В результате выполненного усиления практически стабилизовались осадки фундаментов несущих колонн.

За прошедшие 2 года после окончания указанных работ осадки усиленных фундаментов для наиболее неблагополучного крайнего ряда колонн по оси 21 составили 20 мм, а для фундаментов в средней части здания — 10 мм. Здание нормально эксплуатируется без каких-либо деформаций несущего каркаса и подкрановых путей.