Содержатся обзор и анализ исследований по применению активных и пассивных методов защиты зданий и сооружений от влияния нового строительства подземных объектов, приведены результаты натурных и численных экспериментов, что позволило сформировать банк данных по осадкам окружающей застройки в случае отсутствия и применения защитных мероприятий. Разработаны методы прогнозирования осадки зданий в зоне влияния подземного строительства, предусматривающие технологическую составляющую осадки. Приведены рекомендации по применению активных и пассивных защитных мероприятий для существующих объектов, в том числе памятников истории, архитектуры и культуры. Для научных работников в области геотехники, аспирантов и студентов строительных вузов.

Рецензенты: член-корреспондент РААСН, доктор технических наук, профессор P.A. Мангушев, заведующий кафедрой геотехники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета; заслуженный строитель РФ, доктор технических наук, профессор А.И. Полищук, заведующий кафедрой «Основания и фундаменты» Кубанского государственного аграрного университета

Введение

1. Анализ состояния исследуемой проблемы защиты окружающей застройки в зоне влияния подземного строительства
1.1. Пассивная защита зданий и сооружений
1.1.1. Изменение типа фундаментов здания (усиление фундаментов сваями различного типа, подводка фундаментной плиты)
1.1.2. Устройство отсечных экранов между зданием и котлованом или подземной выработкой (тоннелем), выполняемых по различным технологиям
1.1.3. Закрепление грунтов в основании окружающей застройки (химическое закрепление, цементация, метод «Геокомпозит»)
1.1.4. Конструктивные мероприятия, направленные на увеличение жесткости конструкций окружающей застройки или ограждающих конструкций котлована
1.2. Активная защита зданий и сооружений
1.2.1. Компенсационное нагнетание цементного раствора в грунт
1.2.2. Преднапрягаемые распорные конструкции
1.3. Тенденции развития методов активной и пассивной защиты существующей застройки, включая коммуникации, при освоении подземного пространства городов

2. Натурные исследования и геотехнические расчеты для оценки влияния защитных мероприятий на перемещения грунтового массива, включающего фундаменты окружающей застройки
2.1. Проведение натурных исследований и геотехнических расчетов
2.2. Таблица коэффициентов снижения к прогнозируемой осадке окружающей застройки без защитных мероприятий при применении активных и пассивных защитных мероприятий

3. Метод расчета осадок окружающей застройки при применении активных и пассивных защитных мероприятий (без учета жесткости надземных конструкций)
3.1. Обработка результатов численного моделирования изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива, включающего фундаменты окружающей застройки для трех типов грунтовых оснований, различной удаленности зданий от котлована и трех типов распорной системы
3.2. Установление закономерностей деформирования грунтового массива, вмещающего фундаменты окружающей застройки (без учета жесткости надземных конструкций) в зоне влияния глубоких котлованов при применении активных и пассивных защитных мероприятий

4. Метод расчета осадок окружающей застройки при применении активных и пассивных защитных мероприятий с учетом жесткости надземных конструкций
4.1. Обработка результатов натурных наблюдений за осадками зданий и численного моделирования изменения напряженно-деформированного состояния грунтового массива, вмещающего фундаменты окружающей застройки, в зоне влияния глубоких котлованов
4.2. Формула расчета осадки зданий с защитными мероприятиями с учетом жесткости надземных конструкций в зоне влияния глубоких котлованов

5. Рекомендации по применению активных и пассивных мер защиты для существующих объектов, в том числе памятников истории, культуры и архитектуры
5.1. Сопоставление прогнозируемых деформаций оснований окружающей застройки в зоне влияния подземного строительства с нормативными значениями в зависимости от ее статуса и категории технического состояния конструкций
5.2. Учет технологии производства работ при устройстве защитных мероприятий
5.3. Выбор защитного мероприятия для существующих объектов, в том числе памятников истории, культуры и архитектуры
5.4. Рекомендации по применению технологии струйной цементации при устройстве защитных мероприятий для зданий в зоне влияния глубоких котлованов и подземных выработок

Заключение
Приложения
Библиографический список
Сведения об авторе

Введение

Освоение подземного пространства городов, включающее строительство подземных объектов (паркингов, торговых комплексов, подземных переходов, линий и станций метрополитена, прокладку и перекладку коммуникаций в траншеях и коллекторах), требует разработки мер защиты зданий и сооружений, попадающих в зону влияния строительства, то есть окружающей застройки. Это связано с изменением напряженно-деформированного состояния грунтового массива, вмещающего вновь возводимое или реконструируемое подземное сооружение, что может вызвать дополнительные перемещения окружающей застройки — фундаментов зданий и сооружений, а также транспортных и коммуникационных тоннелей.

При этом может измениться уровень подземных вод, возникнуть барражный эффект, что приведет к дополнительным осадкам застройки в зоне влияния подземного строительства или затоплению подвалов.

Поэтому разработка предложений по применению мер активной и пассивной защиты зданий и сооружений в зоне влияния подземного строительства, обеспечивающих их дальнейшую эксплуатацию в штатном режиме, является актуальной задачей.

Защитные мероприятия для окружающей застройки вблизи глубоких котлованов и подземных выработок назначаются при превышении прогнозируемых деформаций от влияния глубокого котлована или подземной выработки дополнительных предельных значений, регламентированных Таблицей Л СП 22.13330 [70], а также для предотвращения возможного упуска грунта при устройстве ограждения (при наличии слабых грунтов, например водонасыщенных песков, обладающих плывунными свойствами), что встречается реже.

Применяемые в настоящее время защитные мероприятия для зданий вблизи котлованов и подземных выработок можно разделить на две группы:

• пассивные мероприятия;
• активные мероприятия.

Устройство пассивных защитных мероприятий одномоментно изменяет напряженно-деформированное состояние грунтового массива с подземными водами, вмещающего подземное сооружение, фундаменты зданий, подземные выработки (тоннели метро, коллектора, коммуникации и т.д.).

При устройстве активных защитных мероприятий для окружающей застройки в зоне влияния строительства подземных объектов изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива длится во времени.

К первой группе — пассивным мероприятиям — относятся:

1. Изменение типа фундаментов здания, например усиление фундаментов сваями различного типа, или подводка фундаментной плиты. Включает укрепление тела ленточных или отдельно стоящих фундаментов здания, а также контакта «фундамент — грунт» цементацией.
2. Устройство отсечных экранов между зданием и котлованом или подземной выработкой (тоннелем), выполняемых по различным технологиям.
3. Закрепление грунтов в основании фундаментов здания (например, цементацией, «Микродуром») или устройство геомассива.
4. Конструктивные мероприятия для здания, направленные на увеличение его жесткости и прочности: взятие в обойму фундаментов, устройство стягивающих поясов и т.д.
5. Конструктивные мероприятия строящегося подземного сооружения, направленные на увеличение жесткости его конструкций, например, ограждающей конструкции котлована, устройство дополнительных диафрагм жесткости, контрфорсов.
6. Откопка в грунте траншей, примыкающих к ограждающей конструкции котлована, для снижения активного давления грунта на нее.

Ко второй группе — активным мероприятиям — относятся:

1. Компенсационное нагнетание цементного раствора в грунт для создания горизонтального слоя цементогрунта под зданием или коммуникационным тоннелем в целях недопустимости их осадок (для случая, когда тоннель проходит под зданием или другим тоннелем и рядом откапывается глубокий котлован).
2. Применение распорных преднапрягаемых конструкций — преднапрягаемых анкеров или распорок с домкратами.
3. Устройство геотехнического барьера — нагнетание цементного раствора в грунт для создания вертикального слоя цементогрунта между зданием и глубоким котлованом или подземной выработкой в целях недопустимости осадок здания.
4. Управляемое закрепление грунта возле ограждения глубокого котлована и ниже его дна по методу струйной технологии jet-grouting с учетом оптимизации размеров закрепленных массивов.
5. Модернизация технологии щитовой проходки путем нагнетания жестких бетонных смесей в за обделочное пространство и др.

Возможна комбинация защитных мероприятий.

Автор выражает благодарность за участие в работе академику РААСН, д.т.и. проф. В.А. Ильичеву, к.т.н. Ю.А. Готману, аспиранту и магистру кафедры механики грунтов и геотехники МГСУ A.B. Коннову и В.Р. Иртугановой.