2. Деформации зданий при разработке вблизи них строительных котлованов и траншей
При строительстве сооружений свойства грунтов, являющихся их основанием или средой, как правило, изменяются. Свойства грунта могут ухудшаться в периоды строительства и эксплуатации сооружения в соответствии с изменением условий, поэтому надо уметь предвидеть отрицательные последствия различных воздействий и возможность изменения свойств грунтов, особенно при возведении фундаментов вблизи ранее построенных зданий.
Так, например, согласно нормативным документам, характеристики механических свойств грунтов, необходимые для проектирования оснований (Е, с и φ), определяют, как правило, для состояния грунта в природном залегании. Поэтому при проектировании оснований, сложенных неполностью водонасыщенными глинистыми грунтами и пылеватыми песками, следует учитывать возможность снижения их прочностных и деформационных характеристик вследствие разуплотнения и повышения влажности грунтов в процессе строительства. Необходимо считаться также и с быстрым увеличением нагрузки на основание, сложенное слабыми глинистыми грунтами, находящимися в состоянии неполной консолидации и обладающими поэтому пониженным сопротивлением сдвигу.
В настоящее время при возведении наземной части большинства зданий и сооружений применяются высокомеханизированные процессы. Устройство подземной части зданий, и в первую очередь фундаментов, связано с выполнением ряда трудоемких и дорогостоящих работ, таких как крепление стен котлованов и траншей, обратная засыпка пазух фундаментов, водоотлив или глубинное водопонижение, нанесение защитных покрытий и т.д. Кроме того, работы по возведению подземной части имеют свою специфику — их приходится совмещать во времени с работами по устройству инженерных коммуникаций; эффективность при этом во многом зависит от атмосферных и гидрогеологических условий. Следовательно, всегда могут возникнуть условия для нарушения естественной структуры грунтов при производстве работ. Большинство из приведенных факторов действует однозначно — ухудшаются свойства грунтов.
Рассмотрим кратко влияние основных указанных факторов. Большой производственный опыт, накопленный при устройстве фундаментов в различных грунтовых условиях, свидетельствует о существенном влиянии методов производства работ, определяемых конструкцией сооружения, на стоимость и в значительной степени на устойчивость (несущую способность) фундаментов и на деформируемость грунтов основания, а следовательно, и всего здания.
При разработке котлована вблизи существующих фундаментов снижаются вертикальные и горизонтальные напряжения в массиве грунта ниже дна котлована и рядом с ним (рис. 1.4), что уменьшает несущую способность основания вследствие полного или частичного исключения боковой пригрузки [6]. При глубине котлована, большей глубины заложения существующих фундаментов, могут возникнуть дополнительные отрицательные явления: развитие бокового активного давления грунта на стену существующего фундамента (у бесподвальных зданий), образование нисходящего откоса, устойчивость которого ограничена, действие гидродинамических сил, обусловленных понижением уровня подземных вод в массиве грунта, и др.
Такие явления нередко приводят к неравномерному подъему дна котлована (см. рис. 1.4). Изменение исходного напряженного состояния массива может привести к потере устойчивости прифундаментного слоя грунта, если не под всем фундаментом, то, по крайней мере, под его частью, примыкающей к разрабатываемому котловану. В результате могут развиваться пластические деформации грунта с выдавливанием его из-под подошвы фундамента в сторону котлована, что особенно опасно. Интенсивность развития этих деформаций в значительной степени зависит от взаимного расположения подошвы ранее возведенного фундамента и разрабатываемого котлована.
Если среднее давление под подошвой существующего фундамента (в случае непосредственного примыкания) p ≤ R (где R — расчетное сопротивление грунта основания), то при расположении дна котлована выше на 0,5 м и более подошвы существующего фундамента (рис. 1.5), как правило, выдавливания грунта из-под подошвы фундамента не происходит. Однако необходимо учитывать, что фундамент пристраиваемого здания может оказаться на недостаточно уплотненной обратной засыпке ранее возведенного фундамента и поэтому получит осадку большую, чем остальные фундаменты.
