Надежное существование фундаментов выполняемых в структурно неустойчивых грунтах
во многом зависят от способа производства работ по разработке котлованов и подготовки
основания.
В качестве примера следует рассмотреть результаты проведенного обследования технического
состояния с оценкой несущей способности свайного поля на предприятии «Невский Солод»
(г. Санкт-Петербург).
Здание корпуса №1 данного предприятия (приём и отпуск ячменя и солода) представляет
собой монолитное заглубленное сооружение глубиной 7,0м (отметка пола -5,0м) и отдельно
стоящим металлическим каркасом, корпуса №1. Металлические колоны каркаса передают
нагрузки на ростверки и свайные кусты из 14-ти метровых забивных призматических
свай (сечением 35х35см). В проекте к корпусу будут организованы два железнодорожных
и один автомобильный подъезд.
На данном объекте выполнялась следующая технологическая последовательность выполнения
работ:
- Выполнена кустовая забивка свай с монолитной подготовкой под ростверки.
- На расстоянии 1,5…2,0 м от свай выполнено вибропогружение шпунта (Л-IV) на глубину
до 12,0 м.
- На расстоянии 1,5…2,0 м от свай выполнено вибропогружение шпунта (Л-IV) на глубину
до 12,0 м.
3. В замкнутом шпунтовом ограждении откопан котлован глубиной до 8,0 м и выполнена
монолитная ж/б конструкция (приёмное отделение корпуса №1). При выполнении данных
работ шпунтовая стенка имела поверхностное анкерное крепление.
4. Засыпка пазух котлована рыхлым комковатым глинистым грунтом (рис. 2) и вибродинамическое
извлечение шпунта.
Необходимо отметить, что в геологическом напластовании озерно-ледниковые отложения
(глины и суглинки с IL=0,8…0,93) мощностью до 3,0…4,0 м (ИГЭ №2а и 5а), а также
нижележащие ледниковые отложения (ИГЭ №3а) суглинки с IL=0,45 следует отнести к
структурно-неустойчивым грунтам (см. табл. 1).
Такие грунты даже при незначительном динамическом воздействии (извлечение шпунта)
проявляют тиксотропные свойства, переходя в текучее состояние с потерей своих несущих
прочностных свойств.
Как представляется, данное явление в полной мере проявилось и на рассматриваемой
площадке, где после вибродинамического воздействия при извлечении шпунта, разжиженная
тиксотропная грунтовая масса водонасыщенного грунта на глубину до 8,0м получила
горизонтальное перемещение в сторону возведенной ж/б стенки, увлекая за собой забитые
сваи. В результате забитые сваи получили горизонтальное смещение в сторону ж/б стенки
на среднюю величину Δ = от 15,0 до 90,0 см (рис. 1, 2, 3, 4).
Таблица 1. Основные физико-механические свойства грунтов на момент изысканий.
|
Наименование грунта
|
Геологический индекс
|
Номер ИГЭ
|
Плотность, г/см3
|
Степень плотности несвязного, показатель текучести связного грунта
|
Нормативные
|
Расчетные
|
|
над водой
|
с учетом взвешивающего действия воды
|
E (кг/см2)
|
φ (град)
|
С (кг/см2)
|
λ=0.85
|
|
φ (град.)
|
С (кг/см2)
|
|
Пески со строительным мусором
|
tIV
|
1а
|
1,65
|
1,0
|
ср. плотности, рыхлые
|
140
|
32
|
0,01
|
32
|
0,01
|
|
Глины
|
“
|
2а.1
|
1,53
|
0,52
|
0,88
|
12
|
6
|
0,10
|
4
|
0,07
|
|
Суглинки неяснослоистые
|
lgIII
|
5а
|
2,0
|
1,0
|
0,93
|
76
|
17
|
0,15
|
16
|
0,10
|
|
Суглинки
|
“
|
3а
|
2,15
|
1,15
|
0,45
|
118
|
26
|
0,37
|
25
|
0,27
|
Рис. 1. Схема-план проектного и смещенного свайного основания после виброизвлечения
шпунта на корпусе №1.
- смещенное свайное поле на величину Δ;
- проектное положение свай; 1 – монолитное ж/б заглубленное сооружение корпуса №1
(см. рис.2).
Рис. 2. Схема взаимного расположения конструкций корпуса №1 в поперечном сечении
с характерными геологическим условиями. 1 – забивные ж/б сваи (35х35см), l=14,0м;
2- металлический шпунт Л-IV, l= 12,0м; 3- монолитное ж/б заглубленное сооружение
корпуса №1 для приёма и отпуска ячменя и солода; глубина заложения 7,0м; 4- рыхлая
обратная засыпка пазух котлована комковатым глинистым грунтом; 5- отклонение сваи
на величину до Δ= от 15 до 90 см. после вибродинамического извлечения шпунта (проявления
тиксотропного разжижения глинистых грунтов).
Рис. 3. Фотография свайного куста под ростверк в осях «Б»/ «1». Смещение относительно
цифровой оси, в сторону ж/б заглубленного сооружения.
Рис. 4. Фотография смещенного свайного куста относительно проектной оси.
Рис. 5. Фотография смещенного свайного куста с деформацией бетонной подготовки.
Зафиксированные деформации свай произошли в результате резкого изменения свойств
тиксотропных грунтов, окружающих ствол свай. Для определения степени несущей способности
деформированных свай, а также контроля состояния их целостности, были проведены
комплексные геофизические исследования.