ГЛАВА 9. ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИЯ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ ЗДАНИЙ В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ГОРОДСКОЙ И ПРОМЫШЛЕННОЙ ЗАСТРОЙКИ
1. Общие положения
Рассмотренные выше примеры проектирования и успешного устройства фундаментов зданий в условиях плотной застройки основаны на таких конструктивных решениях, реализация которых не требовала использования специализированных механизмов и сложной современной технологии производства работ. Однако нужно отметить, что указанными средствами и методами невозможно решить все задачи такого рода. В качестве примера можно привести сооружение фундамента под тяжелый станок внутри действующего цеха. Схема фундамента, показанная на рис. 9.1, представляет собой первый вариант проекта. Такое решение было вынужденным, так как оно приспособлено к техническим возможностям неспециализированной маломощной строительной организации, намеченной первоначально в качестве подрядчика. Это повлекло за собой следующие трудности: 1) забивка свай1 внутри действующего цеха вблизи фундаментов под колонны каркаса здания и станки вызывает вибрацию грунта, которая может достигнуть опасного для конструкции и оборудования уровня; 2) погружение свай длиной 14 м внутри цеха, в котором подкрановые пути находятся на высоте 9 м, а покрытие — 12 м, обычным оборудованием невозможно; 3) жесткое раскрепление шпунта, необходимое для безопасной разработки котлована возле фундаментов, с помощью тяг и анкерных свай также невозможно, поскольку грунты верхней толщи (торф, ленточная глина) податливы и имеют высокую сжимаемость. В связи с вышеизложенным указанный вариант проекта фундамента был отвергнут.
Оптимальное решение такой и аналогичных задач может быть получено применением высокоспециализированного оборудования и такой технологии строительного производства, которая позволяет работать в стесненных условиях, обеспечивая сохранность конструкций существующих зданий, сооружений и оборудования. Высокоспециализированное оборудование должно обеспечить минимальные динамические воздействия на грунт, на существующие сооружения и здания, а следовательно, уменьшить развитие деформаций грунтов, что достигается устройством глубоких опор, передающих нагрузку на плотные грунты, которые зачастую расположены на глубине нескольких десятков метров. Некоторые виды оборудования, позволяющего устраивать буронабивные, завинчиваемые и вдавливаемые сваи, а также конструкции типа «стена в грунте» уже созданы и успешно применяются при реконструкции промышленных предприятий и городов.
2. Использование свай, погружаемых вдавливанием
До настоящего времени способ погружения свай вдавливанием применялся, главным образом, при устройстве опор линий электропередач и в условиях слабых грунтов, исключающих воздействие вибраций. Существующие установки для вдавливания свай статической нагрузкой не получили еще широкого распространения из-за их малой маневренности и большой массы. Наиболее известна разработанная в Омске установка АВС-35, состоящая из одного или двух тракторов С-100 (второй — пригрузочный), навесного оборудования и системы полиспастов. Усилие вдавливания может достигать 250—350 кН; наибольшая длина погружаемых свай 6 м, площадь сечения 20×20 см.
Применение в Ленинграде способа погружения свай вдавливанием было вызвано необходимостью сооружения свайных фундаментов вблизи заселенных домов на площадках с большой толщей слабых грунтов [5]. Для этой цели ещев 1970 г. была разработана и наготовлена установка (рис. 9.2), представляющая собой инвентарную грузовую платформу, приспособленную первоначально для производственных статических испытаний свай и оборудованную дополнительными силовыми конструкциями: двумя гидродомкратами общим максимальным усилием 2000 кН и захватами с домкратом усилием 500 кН; производительность установки 2—3 сваи в 1 смену. Свая погружается под действием вертикально направленного усилия, прикладываемого к боковой поверхности свай, с помощью гидравлических захватов и клинового замка. Для восприятия реактивных усилий при вдавливании используется сама установка и балласт — металлические грузы. Установка работает с подъемным краном, который осуществляет монтаж оборудования, загружение платформы, подачу и установку свай.
В Ленинграде за последние годы с помощью этой установки успешно возведены свайные фундаменты, примыкающие вплотную к зданиям (гражданским и промышленным) на 20 объектах строительства. Было погружено около 2000 свай длиной от 6 до 32 м, площадью сечения 35×35 и 40×40 см, с расчетной нагрузкой на сваю до 1000 кН.
Один из примеров эффективного применения такого способа — строительство на Васильевском острове трех типовых девятиэтажных жилых кирпичных домов, расположенных вплотную к существующим крупнопанельным зданиям. Площадка строительства расположена на намывных грунтах, под которыми залегают слабые грунты на глубину более 30 м. Средние осадки крупнопанельных девяти — двенадцатиэтажных зданий в этом районе достигли необычайно больших величин (55—72 см), поэтому для примыкающих домов второй очереди строительства решено было применить свайные фундаменты. На участке непосредственного примыкания (протяженностью 18 м) сваи погружали вдавливанием. На остальной площади участка — методом забивки. В результате использования указанного способа во время производства работ существующие дома не получили заметных дополнительных осадок и повреждений.
Применение метода вдавливания свай открывает принципиально новые технологические возможности, преимущества которых перед другими методами погружения свай трудно переоценить. Вдавливание полностью устраняет шум, опасную вибрацию и загрязнение воздушной среды, что невозможно устранить при забивке свай дизель-молотами — наиболее широко применяемыми механизмами на наших стройках.
Кроме того, метод забивки свай в условиях заселенных кварталов способствует созданию нетерпимых условий для проживания людей, особенно при двусменной работе механизмов.
Как показывают расчеты и проработки, метод вдавливания при определенной организации работ позволяет значительно снизить энергетические затраты, уменьшить отходы свай, повысить культуру производства и производительность труда [19].
ВНИИГСом и НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова разработана мобильная установка для вдавливания свай на базе самоходных экскаваторных тележек (рис. 9.3). Объем вспомогательных операций при использовании этой установки сократится до 40—50 % по сравнению с 80—85 % при применении установки, описанной выше.
Главлеминградстрой разрабатывает установку2 для массового погружения свай методом вдавливания с использованием мостового агрегата, вдавливающего механизма и грунтовых анкеров (рис. 9.4). Принципиальное отличие данной установки состоит в том, что погружение свай в грунт осуществляется непрерывно, с изменяемой скоростью в зависимости от сопротивления грунтов, что позволяет согласовать прилагаемую силу с сопротивлением проходимого грунта на любой глубине. Достигается это с помощью рабочего органа с захватами, выполненными в виде приводных цепей-траков (рис. 9.5). По предварительной оценке новая установка позволит исключить не только шум, удары, вибрацию, но и сократить затраты энергии в 3—4 раза, повысить производительность труда и уменьшить затраты на вспомогательные операции на 20 %.
