Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 10
1.1. Структурно-неустойчивые грунты. Способы подготовки оснований и устройства фундаментов при строительстве зданий и сооружений на структурно-неустойчивых грунтах 10
1.2. Методы расчета оснований фундаментов повышенной несущей способности 31
1.3. Цели и задачи исследования 34
2. Экспериментальные исследования НДС оснований, усиленных цементно-грунтовыми элементами 36
2.1. Лабораторные исследования прочностных и деформационных характеристик цементно-грунтового камня 36
2.2. Лабораторные исследования характеристик грунта между элементами повышенной жесткости 50
2.3 Полевые исследования НДС оснований, усиленных це ментно-грунтовыми элементами 58
3. Численное моделирование напряженно-деформированного со стояния оснований, усиленных цементно-грунтовыми элементами 67
3.1. Выбор основных параметров для моделирования 67
3.2. Вывод формул для определения деформаций оснований, усиленных цементно-грунтовыми элементами 102
3.3. Вывод формул для определения расчетного сопротивления грунтов основания, усиленного элементами повышенной жесткости 117
4. Применение методики расчета оснований, усиленных элемен тами повышенной жесткости, в практике проектирования реальных сооружений 129
4.1. Описание программы «Армомассив» по выбору оптимального сочетания параметров усиления грунтов оснований 129
4.2. Выбор оптимальных параметров усиления основания фундаментов здания ОАО КБ «Инкомбанк» по ул. Красноармейской, 91 в г.Ростове - на - Дону 135
4.3. Выбор оптимальных параметров усиления основания фундаментов здания ГУ Центрального банка РФ по Ростов-ской области, по ул.Соколова, 22 в г. Ростове-на-Дону 149
Общие выводы 155
Список использованных источников 156
Приложения 169
- Методы расчета оснований фундаментов повышенной несущей способности
- Лабораторные исследования характеристик грунта между элементами повышенной жесткости
- Вывод формул для определения деформаций оснований, усиленных цементно-грунтовыми элементами
- Выбор оптимальных параметров усиления основания фундаментов здания ОАО КБ «Инкомбанк» по ул. Красноармейской, 91 в г.Ростове - на - Дону
Введение к работе
Проектирование, строительство и эксплуатация зданий и сооружений на структурно-неустойчивых грунтах продолжает оставаться весьма сложной и актуальной задачей ввиду специфических свойств этих грунтов. Структурно-неустойчивые грунты весьма чувствительны к различным внешним воздействиям.
При строительстве новых сооружений и реконструкции уже существующих часто возникает необходимость передать на грунты основания значительные нагрузки. В сложных грунтовых условиях эти нагрузки вызывают большие и зачастую неравномерные осадки оснований фундаментов сооружений.
В зоне распространения лессовых просадочных грунтов изменение гидрогеологических условий особенно опасно сказывается на состоянии зданий и сооружений. Как показывает опыт эксплуатации застроенных территорий, существенная изменчивость величины относительной просадочности грунтов в плане и по глубине, возможность неравномерного замачивания основания, разноглубокое заложение фундаментов и различие удельных давлений передаваемых на основания строений, неравномерная мощность проса-дочной толщи в пределах сооружения обусловливают значительную неравномерность деформаций зданий.
Одним из эффективных мероприятий, которые позволяют исключить неравномерность деформаций зданий и сооружений является инъекционное закрепление грунтов основания фундаментов. Накопленный опыт в этой области позволяет рекомендовать вести подготовку оснований под вновь строящиеся сооружения, укреплять грунты при надстройке существующих зданий, стабилизировать осадки зданий и сооружений, находящихся в аварийном состоянии [1].
Закрепление грунтов применяется для решения целого ряда специфических инженерных задач:
стабилизации осадок деформирующихся сооружений;
реконструкции жилых зданий и промышленных объектов (надстройка, замена конструкций, установка более тяжелого оборудования);
- возведения уникальных сооружений и оборудования, которые должны иметь крайне малые допустимые деформации;
- сохранения существующих зданий и сооружений в условиях ожидае
мого подъема уровня грунтовых вод;
- исключения осадок поверхности при возведении подземных со
оружений в условиях плотной застройки [1].
Сущность инъекционного закрепления грунтового массива заключается в том, что крепящие реагенты принудительно подаются в поровое пространство горных пород через систему инъекторов или специально оборудованных скважин. Улучшение свойств грунтов, повышение их прочности, снижение деформативности и водопроницаемости обеспечивается в результате формирования при фильтрации либо после пропитки водостойкими искусственными цементирующими новообразованиями [2].
Существующие традиционные методы инъекционного закрепления (силикатизация и ее модификации) ограничены по применению в водонасыщенных грунтах и отличаются относительно высокой стоимостью.
Новый метод усиления структурно-неустойчивых грунтов путем армирования их через направленный гидроразрыв цементно-грунтовыми элементами возможно применять в водонасыщенных грунтах. Использование более дешевых компонентов (цемент, грунт и т.п.) по сравнению с другими способами делает его наиболее конкурентоспособным в данных условиях.
Однако этот способ недостаточно теоретически обоснован и экспериментально проверен.
Диссертация посвящена определению прочностных и деформационных характеристик основания армированного элементами из цементо-грунта с использованием направленного гидроразрыва, исследованию влияния раз-
личных параметров на деформации армированного основания и разработке инженерного метода расчета таких оснований.
Методы расчета оснований фундаментов повышенной несущей способности
При армировании структурно-неустойчивых оснований через направленный гидроразрыв вспененными цементно-грунтовыми растворами размеры усиленного основания согласно [22] в плане определяются по формулегде в - размер фундамента здания или сооружения в плане, м;с - коэффициент, принимаемый по таблице 1.1 в зависимости от величины среднего давления по подошве фундамента здания или сооружения - Pi. Примечание. Для отдельно стоящих сооружений с высоко расположенным центром тяжести коэффициент "с" принимают не менее 0,3. При давлении менее 0,1 МПа "с" принимают равным 0,1.
Размеры усиленных массивов по глубине назначают с учетом типа грунтовых условий по просадочности, вероятности замачивания грунтов основания на всю величину просадочной толщи или её части, уровня ответственности здания, условий эксплуатации, возможности изменения гидрогеологических условий, результатов технико-экономического расчета и расчета по деформациям, а также технических возможностей серийно выпускаемого оборудования. Для сооружений II и III уровня ответственности, возводимых в грунтовых условиях II типа, допускается неполная прорезка просадочной толщи в пределах сжимаемой зоны с назначением комплекса водозащитных мероприятий [2].
Минимальная глубина усиления должна приниматься не менее расчетной глубины промерзания.Количество воды, необходимое для приготовления раствора согласно [21], рассчитывается по формуле, учитывающей доведение массива до оптимальной влажности:где Q„ n- количество воды, необходимое для приготовления твердеющегораствора с учетом замачивания до оптимальной влажности Worrr массива грунта объема Vr, м3;0,5 - весовое соотношение воды и твердой фазы уплотняющего и армирующего раствора, д.е.;РТф - вес твердой фазы твердеющего раствора, необходимый для уплотнения и армирования грунтового массива объёмом Уг,т;pw - плотность воды, равная 1,0 т/м3;pd- плотность сухого грунта уплотняемого массива в пределах площадки, т/м3;Ws - влажность грунта уплотняемого массива, д.е.
Для приготовления твердеющих цементно-грунтовых составов используются портландцемента М 400-500.Степень армирования рассчитывается по формуленеобходимая несущая способность основания, МПа;R.2 - расчетное сопротивление грунта между армирующими элементами, МПа;Ri - прочность цементно-грунтового камня при испытании на одноосное сжатие.Расчет основания повышенной несущей способности выполняется шаговым методом для определения оптимальных физико-механических параметров армирующих элементов, обеспечивающих надежную эксплуатацию зданий и сооружений при минимальных трудо- и материалозатратах [2].
Для расчета деформаций основания повышенной несущей способности расчетную схему основания применяют в виде линейно-деформируемого полупространства с условным ограничением глубины сжимаемой толщи или линейно-деформируемого слоя.Расчет осадок основания, армированного элементами из цементо-грунта, проводят методом послойного суммирования с использованием средневзвешенного модуля деформации для армированного слоя грунтагде F - площадь расчетной ячейки под подошвой фундамента;Fs, Fcs - площадь грунта и цементо-грунтового элемента (ЦГЭ) в расчетной ячейке; Es, Ecs - средний модуль деформации грунта в слое и ЦГЭ соответственно.
Если средневзвешенный модуль деформации Ет 50МПа, то осадку определяют как для условного фундамента в виде слоя усиленного цементно-грунтовыми элементами, т.е. этот слой считается малосжимаемым и его деформациями пренебрегают.
Перечисленные методы расчета основания, армированного вспененными цементо-грунтовыми элементами через направленный разрыв, не учитывают фактического дискретного размещения армоэлементов под фундаментом; шаг и толщина их учитывается косвенно при определении средневзвешенных характеристик, а длина не учитывается вовсе. Все это может привести к неправильному определению деформаций основания. К тому же в перечисленных расчетах не учитывается степень уплотняемости грунта между армоэлементами.
Опыт усиления грунтов основания фундаментов путем армирования их вспененными цементно-грунтовыми растворами через направленный разрыв, на многих объектах г. Ростова-на-Дону и Ростовской области, показывает, что данный способ позволяет эффективно устранять неравномерность деформаций зданий. Однако он имеет ряд недостатков:1. Не изучено влияние цементной составляющей в цементно-грунтовом растворе на физико-механические характеристики цементно-грунтового камня;2. Не изучено влияние параметров усиления, таких как размеры элемента, шаг между ними и др. на напряженно-деформированное состояние (НДС) усиленного основания;3. Существующие методы расчета основания, армированного вспененными цементо-грунтовыми элементами через направленный разрыв, не в полной мере учитывают фактическое дискретное размещение армоэлементов под фундаментом, их геометрические и физико-механические характеристики.
Цель работы - разработка методики проектирования оснований, усиленных элементами повышенной жесткости на основе анализа напряженно-деформированного состояния армированного массива грунта и учета наиболее важных параметров усиления.
Для реализации этой цели поставлены следующие задачи:1. Исследование физико-механических характеристик цементо-грунтаи грунта между армоэлементами;2. Исследование влияния параметров усиления на напряженно деформированное состояние основания;3. Разработка инженерного метода расчета;4. Апробация методов расчета усиленных оснований в практике проектирования реальных объектов.
Лабораторные исследования характеристик грунта между элементами повышенной жесткости
Метод усиления оснований цементно-грунтовыми растворами заключается в том, что в грунт нагнетается вспененный цементно-грунтовый раствор под давлением, которое интенсивно нарастает до значения превышающего боковое давление грунта, при достижении которого в массиве образуется вертикальная плоскость разрыва. Направление этой плоскости задается концентратором напряжений по описанной ранее методике. Последующее нагнетание раствора под давлением увеличивает раскрытие образовавшейся полости, уплотняя тем самым окружающий ее грунт.
Для определения характеристик грунта между армоэлементами автором было проведено исследование на площадке здания перехода УКК ОАО «Ростовэнерго», расположенного по ул. 2-я Краснодарская, 147 в г. Ростове -на - Дону.
В декабре 1999 г. были выполнены инженерно-геологические изыскания. В процессе проведения полевых работ пройдено 2 скважины диаметром 168 мм. и глубиной 10.0 м.Уклон поверхности направлен на юго-запад. Территория площадки застроена одно и 4-х этажным зданием.
Основание исследуемой площадки здания перехода УКК разведанно до глубины 10.0 м. и представлено насыпными грунтами и суглинками.Подземные воды вскрыты всеми скважинами в интервале глубин 7.5 -8.0 м. от поверхности рельефа.Согласно табл.6,7СНиП 2.03.11-85 подземные воды агрессивные по содержанию сульфатов и хлоридов.
В соответствии с результатами статистической обработки результатов определения физико-механических свойств грунтов в исследованной толще до разведанной глубины 10.0м. выделены два инженерно-геологических элемента (И ГЭ).
Проектом было предусмотрено произвести стабилизацию неравномерных осадок основания за счет армирования грунта ниже подошвы фундаментов элементами повышенной жесткости при нагнетании в плоскость разрыва вспененных цементо-грунтовых смесей.
Армирование основания производилось элементами из цементо-грунта с прочностью 1,5 МПа, расположенными через 1 м. Длина элементов колебалась в пределах 1,6 - 2,2 м. при их высоте 3,2 м. Толщина элемента составила около 5,0 см.Усиление грунтов осуществлялось вышеизложенным способом (нагнетание цементно-грунтового раствора через направленный гидроразрыв с использованием инъектора с резцом).
Инъецирование производилось через инъектор с резцом на пике при длине перфорированной части 1,0 м. Применялся состав вспененной цемент-но-грунтовой смеси с расходом цемента 13 кг на 60 л раствора.Давление разрыва составило 0,25-0,4 МПа. Для проведения исследований на опытной площадке был пройден шурф глубиной 0,7м, шириной 0,6x1,5м. Им были вскрыты, зачищены плоскости разрывов, заполненные цементно-грунтовым камнем.
Из пространства между армирующими элементами были отобраны монолиты методом режущего кольца по [26]. Все кольца-пробоотборники были пронумерованы, смазаны с внутренней стороны тонким слоем вазелина. Верхняя зачищенная плоскость грунта выравнивалась, срезая излишки грунта ножом, на ней устанавливался режущий край кольца и вручную через насадку слегка вдавливалось кольцо в грунт, фиксируя границу образца для испытаний. Затем грунт вокруг кольца удалялся на глубину 5—10 мм ниже режущего края кольца, формируя столбик диаметром на 1—2 мм больше наружного диаметра кольца. Периодически, по мере удаления грунта, легким нажимом насадки кольцо насаживали на столбик грунта. После заполнения кольца грунт подрезался на 8—10 мм ниже режущего края кольца и его отделяли. Грунт, выступающий за края кольца, срезался ножом, поверхность грунта зачищалась. Открытые торцы согласно [27] были закрыты жесткими крышками с резиновыми прокладками. Было отобрано восемь образцов на компрессионные и четыре на сдвиговые испытания. Отобранные монолиты были упакованы в ящик и транспортировались до лаборатории согласно [27]. Монолиты отбирались на различном расстоянии от армоэлементов как показано на рис.2.8. Модуль деформации уплотненного грунта определялся по [36] методом компрессионного сжатия. Модуль определялся по результатам испытаний образцов в компрессионных приборах, исключающих возможность бокового расширения образца грунта при его нагружении вертикальной нагрузкой. Испытания проводились при давлениях 0,05-0,3 МПа. Перед испытанием образец грунта в кольце взвешивался, покрывался с торцов влажными фильтрами и помещался в компрессионный прибор. Нагружение образцов проводилось равномерно ступенями нагрузки. Первая ступень давления принималась равной 0,025 МПа до момента начала сжатия образца грунта. Начало сжатия определялось при относительной вертикальной деформации образца грунта е 0,005. При дальнейшем нагружении очередная ступень давления принималась равной 0,05МПа. На каждой ступени нагружения образца грунта снимали отсчеты по приборам для измерения вертикальных деформаций в следующей последовательности: первый отсчет - сразу после приложения на грузки, затем через 0,25; 0,5; 1; 2; 5; 10; 20; 30 мин и далее с интервалом 1 ч в течение рабочего дня, а затем - в начале и конце рабочего дня до условной стабилизации деформации образца. За критерий условной стабилизации деформации принималась скорость деформации образца, не превышающая 0,01 мм за последние 16 ч. Затем по результатам испытания для каждой ступени нагружения вычисляли:- абсолютную вертикальную стабилизированную деформацию образца грунта Ah, мм, как среднее арифметическое показаний измерительных при боров за вычетом поправки на деформацию компрессионного прибора А; - относительная вертикальная деформация образца грунта определялась по формуле
Вывод формул для определения деформаций оснований, усиленных цементно-грунтовыми элементами
При проектировании оснований, усиленных элементами повышенной жесткости, необходимо учитывать влияние различных факторов (содержание цемента в цементно-грунтовом растворе, шаг армоэлементов, глубина усиления основания, толщина элемента и т.д.) на его осадку и расчетное сопротивление.
Исследования деформационных свойств усиленного цементно-грунтовыми элементами грунта и нахождение оптимальных параметров режимов усиления требуют большого объема экспериментальных работ. Повышение эффективности этих исследований является актуальной задачей, стоящей пред экспериментаторами. Успешное решение этой проблемы стало возможным благодаря применению методов математического планирования экспериментов. Работы в этом направлении были начаты Р.Фишером еще в конце двадцатых годов, а затем получили свое дальнейшее развитие в трудах Ж.Бокса, К.Уилсона, В.В.Налимова, Ю.П.Адлера, В.А.Вознесенского, и ряда других ученых [46, 47, 48, 49]. В область задач, решаемых с помощью теорий эксперимента, входят: задачи оптимизации и интерполяции, задачи оценки и выбора наиболее существенных факторов, влияющих на данную систему и ряд других задач.
Параметром оптимизации в данной работе являлось изменение расчетного сопротивления (Rcs/R) (Res - расчетное сопротивление основания, усиленного элементами повышенной жесткости; R - расчетное сопротивление естественного основания) и осадки (Scs/S) (Scs - деформации основания, усиленного элементами повышенной жесткости; S - деформации естественного основания) основания, усиленного цементно-грунтовыми элементами. Значения R и S определяются по СНиП [3], a RcS и Scs в результате численных экспериментов с использованием расчетного комплекса ANSYS». В качестве входных параметров выбирались факторы, наиболее существенно воздействующие на исследуемый объект. В работе такими факторами являлись:
При моделировании эксперимента оставались неизменными для всех опытов: размеры ленточного фундамента, который принимался шириной b=lu и длиной /=10м с физико-механическими характеристиками, как для бетона, т.е модуль деформации Ег=26700МПа, коэффициент Пуассона Vf=0,l; давление по подошве фундамента принималось р=0,ЗМПа. Эксперимент проводился без учета собственного веса грунта. Физико-механические характеристики основания расчетной модели приняты следующими: модуль деформации Е=13МПа, а коэффициент Пуассона v=0,35.
При выборе параметров воздействия учитывались требования, предъявляемые к ним: точность вычисления значений факторов, возможность их совместного воздействия на объект исследования, независимость друг от друга. При предварительном исследовании влияния каждого фактора в отдельности на значение осадки было выявлено, что зависимость вида Scs/S=f(hcs/H) нелинейная, а логарифмическая, что видно на рис.3.27. Поэтому за основной вид функции отклика для всех параметров оптимизации был принят полином первой степени плюс ln(hcS/H).
За базовый вариант было принято планирование с применением композиционного плана полного факторного эксперимента (ПФЭ). Достоверность принятого в работе подхода обеспечивалась 5% уровнем значимости, что рекомендуется [46] как при проведении поисковых работ, так и для принятия окончательных решений. Обработка результатов эксперимента по формулами методике, приведенной ниже [46, 49]. Зависимость Scs/S=f(x) в общем виде при использовании ПФЭ имеет вид:полного факторного эксперимента первой степени должен быть ортогональным. Ортогональным планом называется такой план, у которого матрица планирования X строится так, что бы матрица C=XtX оказалась диагональной.
Необходимым условием для ортогонального плана является выполнение требования того, чтобы сумма элементов любого столбца (кроме j=0) должна быть равна нулю. Это возможно, если члены столбцов, соответст вующих логарифму фактора, преобразованы, иначе сумма логарифмов факторов не может быть равна нулю.Преобразование элементов этих столбцов осуществляется в видегде а - величина, зависящая от числа факторов, которая определяется из следующего уравнения:
Для установления аналитической зависимости между изменением деформаций основания (Scs/S), усиленного цементно-грунтовыми элементами, содержанием цемента во вспененном цементно-грунтовом растворе (Qcs), шагом (acS) и толщиной (8CS) элементов были выполнены численные эксперименты с использованием программного комплекса "ANSYS".Поскольку эксперимент проводился с использованием МКЭ, то опыты проводились с однократной реализацией из-за отсутствия влияния случайных факторов на результат.В ходе проведенного анализа результатов эксперимента, анализа уравнения регрессии проверки искомой зависимости SCs/S=f(Qcs, acs, Scs, hcs/H) на адекватность были получены уравнения регрессии.
На основании опыта работ по цементации грунтов были выбраны уровни и шаг варьирования переменных факторов. Условия планирования при ПФЭ для четырех независимых переменных приведены в таблице 3.6.В качестве эталона для сравнения с различными вариантами характеристик усиления был принят жесткий ленточный фундамент на однородном основании.
Для сравнения с результатами счета на программном комплексе «AN-SYS» и по [3] была определена осадка ленточного фундамента по расчетной схеме линейно деформируемого полупространства по методу послойного суммирования с ограничением сжимаемой толщи по нижней границе области определения НДС.
Выбор оптимальных параметров усиления основания фундаментов здания ОАО КБ «Инкомбанк» по ул. Красноармейской, 91 в г.Ростове - на - Дону
С целью разработки проекта реконструкции здания ОАО КБ «Инкомбанк» по ул. Красноармейской, 91 в г.Ростове - на - Дону, предполагающей надстройку одного этажа, было проведено обследование конструкций здания [105].Рассматриваемое здание состоит из двух частей соединенных между собой вставкой.
Двухэтажная часть здания - дореволюционной постройки с продольными несущими стенами прямоугольной в плане формы, без подвала, с размерами в плане 14.8 х 36.1 м. Несущие стены здания кирпичные, толщиной от 560 до 900 мм оштукатурены с двух сторон. Конструкции перекрытий и крыши - деревянные.
Трехэтажная часть здания построена в 70-е годы XX века с поперечными несущими стенами, с подвалом, размерами в плане 18.6 х 22.5 м. Наружные продольные самонесущие стены здания - кирпичные, толщиной 510 мм, внутренние и наружные поперечные стены - несущие, толщиной 380 мм и 510 мм, оштукатурены с двух сторон. Конструкции перекрытий, покрытия и лестничных клеток - сборные железобетонные. Высота этажа = 3.0м.На момент обследования в стенах здания обнаружены трещины шириной раскрытия от 3 до20 мм.Дефектов, влияющих на несущую способность плит, не обнаружено, отмечено раскрытие швов между плитами перекрытий в зонах деформаций несущих стен.
Отмостка здания на отдельных участках разрушена, в некоторых местах она вообще отсутствует, что приводит к увлажнению грунтов оснований и фундаментов атмосферными водами и к деформации наружных стен. По данным инструментального наблюдения осадки здания продолжались и несли неравномерный характер.
Для выявления причин возникновения неравномерных деформаций были проведены инженерно-геологические изыскания [106]. В процессе проведения полевых работ пройдено 4 скважины диаметром 168 мм и глубиной 10,0 - 20,0 м, 8 шурфов глубиной 1,1 - 3,05 м. Шурфами вскрыты фундаменты несущих стен здания. Выполнены замеры глубины заложения фундаментов. В уровне подошвы фундаментов отобраны образцы грунта ненарушенной структуры.
Фундаменты двухэтажной части здания под наружные и внутренние стены - ленточные, сложены из естественного бутового камня на известковом растворе. Глубина заложения фундаментов составляет от 1050 до 1530 мм. Ширина подошвы фундаментов соответствует толщине стен. Состояние бутовой кладки фундаментов на вскрытых участках удовлетворительное.
Фундаменты трехэтажной части здания под наружные и внутренние стены - ленточные бетонные с уступом. Глубина заложения фундаментов составляет от 760 до 1010 мм. Ширина подошвы фундаментов составляет от 850 до 1240 мм. Состояние бетона на вскрытых участках удовлетворительное.
Основание исследуемой площадки здания КБ «Инкомбанка» разведано до глубины 10,0-20,0 м и представлено толщей насыпных грунтов, перекрывающих суглинки, в подошве которых залегают глины. Выделены два инженерно-геологических элемента. ИГЭ-1. Суглинок желто-бурого цвета, лессовидный, макропористый, средней плотности, просадочныи, влажный, твердой консистенции, с редкими гнездами карбонатов имеет следующие основные характеристики: р"= 1,75 г/см3; е = 0,827; IL - 0,62; SR= 0,60 CJI= 0,02 МПа; р,[= 22; Е- 23,4/5,5 МПа.ИГЭ-2. Глина желто-бурого цвета, твердой консистенции, легкая, пылеватая, со следующими нормативными параметрами:р= 1,97 г/см3; е = 0,678; IL = 0,05; SR= 0,86; С11 = 0,028; фГ1= 19; Е = 12,2 МПа. Грунты ИГЭ-1 обладают просадочными свойствами при давлениях больше бытовых в интервале глубин 0.8-1,8 ч- 5.5 м от поверхности рельефа, мощностью 3,7-4,7 м. Начальное просадочное давление грунта составляет 0,03 - 0,25 МПа.Тип грунтовых условий по просадочности - первый.
На основании данных обследования и инженерно-геологических изысканий были сделаны следующие выводы и рекомендации:
Эксплуатация здания в сложных грунтовых условиях, отсутствие надежной отмостки и системы водоотвода, наличие просадочных грунтов, утечки из водонесущих коммуникаций привели к неравномерным осадкам грунтов оснований и, как следствие, к деформациям несущих и самонесущих стен здания.
Несущая способность конструкций фундаментов здания (2-х и 3-х этажной частей) достаточна для восприятия предусмотренных проектом реконструкций нагрузок. Среднее давление под подошвой фундаментов 2-х и 3-х этажной частей здания, возникающее от предусмотренных проектом реконструкции нагрузок, превышает расчетное сопротивление грунтов основания, определенное по данным инженерно-геологических изысканий.
Расчетное сопротивление грунтов естественного основания определялось по формуле (7) [3]:фундаментов двухэтажной части: уп=17,5 кН/м3; усі=1,1; ус2=1; d,=l,7; b=0,85 м R=l,lxl (0,61xlx0,85xl7,5+3,44xl,7xl7,5+6,04x20)=255 кПа, при величине давления по подошве фундамента 260 кПа.Для грунтов основания фундаментов трехэтажной части: при величине давления по подошве фундамента 350 кПа.
Как видно из вычислений, нагрузки от здания превышают расчетное сопротивление естественного основания.Деформации естественного основания вычислялись с использованием расчетной схемы в виде линейно-деформированного полупространства методом послойного суммирования по формуле (1) обязательного Приложения 2 к СНиП 2.02.01-83 с добавлением деформаций, вызванных просадкой грунта.
Осадка основания под наиболее нагруженной лентой двухэтажной части при естественной влажности составила S=l,41 см; в замоченном состоянии - S=5,12 см. Просадка грунта составила Ssi= 3,9 см. Таким образом, деформация естественного основания под двухэтажной частью здания с учетом просадки грунта будет равна 9,02 см.Осадка основания под наиболее нагруженной лентой трехэтажной части при естественной влажности составила S=3,4 см; в замоченном состоянии - S=8,87 см. Просадка грунта составила Ssi= 3,6 см. Таким образом деформация естественного основания под трехэтажной частью здания с учетом просадки грунта будет равна 12,47 см.
На основании всего вышесказанного было принято решение об усилении грунтов основания цементно-грунтовыми элементами.На первом этапе параметры усиления, необходимые для увеличения расчетного сопротивления грунтов основания фундаментов двух- и трехэтажных частей здания подбирались по традиционной методике.В результате расчета были назначены следующие параметры усиления:- под двухэтажной частью здания: шаг acS=l м; содержание цемента Qcs=30%; толщина элемента 8CS=0,05 м; глубина усиления hcS=3,6 м.- под трехэтажной частью: шаг acS=l м; содержание цемента Qcs 30%; толщина элемента 8CS=0,05 м; глубина усиления hcS=2,6 м.
