Расчётная схема

В качестве примера численно оценим фактор снижения механических характеристик грунтов на развитие технологических осадок фундамента, используя расчётный комплекс PLAXIS 2D (рис. 1.)

Рис. 1. а). Расчётная схема работы фундамента для основания в естественном состоянии. б). Деформационная схема фундамента для основания в естественном состоянии. в). Расчётная схема работы фундамента для расструктуренного основания общей мощностью до 15,5 м. г). Деформационная схема фундамента для расструктуренного основания.

На рис. 1а представлена расчётная схема для существующего ленточного бутового фундамента шириной подошвы 1,5 м, глубиной заложения 2,9 м, со средним давлением под подошвой фундамента в 300 кПа. Фундамент расположен на грунтовых основаниях в соответствии с представленными выше обозначениями ИГЭ. По результатам решения (рис.1б) осадка данного, существующего более 100 лет, фундамента составила 13,5 см. Такие величины осадок в данных грунтовых условиях характерны для исторических зданий Санкт-Петербурга. За период многолетней эксплуатации здания данную величину осадки следует считать полностью реализованной, т.е. стабилизированной.

Возведение рядом с существующим фундаментом нового здания (уплотнительная застройка) с устройством буронабивных свай длиной до 27…30 м неизбежно вызовет нарушение структуры слоёв грунта (ИГЭ-3, 4, 5, 6, 7) общей мощностью до 15,5 м (рис. 1в).

Как показывает практика подобного строительства, расструктуривание (изменение структурных связей между минеральными частицами грунта) слоёв грунта (ИГЭ-3, 4, 5, 6, 7), может вызвать снижение их прочностных и деформационных свойств: - для угла внутреннего трения и модуля деформации (φ и Е₀) до 20%; - для сцепления грунта (с) – до 50%.

Тогда, с учётом фактора расструктуривания, для структурно-неустойчивых грунтов оснований (ИГЭ-3, 4, 5, 6, 7), получим следующие расчётные характеристики:

ИГЭ-3 – песок пылеватый, с прослойками супесей, от плотного до средней плотности. φ=25°, с=0 кПа, Е₀=17 мПа.

ИГЭ-4 – супесь пылеватая, пластичная, слоистая, с редкими растительными остатками. φ=15°, с=3 кПа, Е₀=7 мПа.

ИГЭ-5 – суглинок, лёгкий пылеватый, текучий, слоистый, с редкими растительными остатками. φ=10°, с=4 кПа, Е₀=5 мПа.

ИГЭ-6 – суглинок, тяжёлый пылеватый, текучий, ленточный. φ=7°, с=3 кПа, Е₀=5 мПа.

ИГЭ-7 – суглинок, лёгкий пылеватый, мягкопластичный, с редким гравием, слоистый. φ=12°, с=6 кПа, Е₀=6 мПа.

Подставляя измененные характеристики структурно-неустойчивых напластований в расчётную схему, получим деформационное решение, представленное на рис. 1г. Величина осадки фундамента существующего здания в этом случае составит 16,3 см.

Сопоставляя решения, представленные на рис. 1б и 1г, не трудно заметить, что разность осадок в данном случае составит 2,8 см. Следовательно, изменение характеристик структурно-неустойчивых грунтов основания, вследствие производства работ по устройству буронабивных свай, уже приведёт к развитию технологической осадки примыкающего здания, превышающей допустимое значение для данной категории здания.

В целях снижения технологической осадки примыкающих существующих зданий (фундаментов) от негативного воздействия структурно-неустойчивых оснований, (расструктуривание от динамического воздействия, при выполнении буронабивных свай большой длины), выполним конструктивную шпунтовую стенку, разделяющую существующий фундамент от строительной площадки.