Углубление подвалов

В Санкт-Петербурге фундаменты реконструируемых зданий с подвалами представляют собой чаще всего ленточные бутовые конструкции из известкового или гранитного камня с глубиной заложения подошвы 2…3 м и с передачей давления на дельтовые пески. Гидроизоляция подвальных помещений, с учётом длительного периода эксплуатации зданий, в большинстве случаев находится в неудовлетворительном состоянии. При условии высокого уровня грунтовых вод (выше пола подвала) данные подвальные помещения чаще всего находятся в затопленном состоянии, что не позволяет их эксплуатировать (рис.1.9).

Выполнение работ по реконструкции таких подвалов, с учётом восстановления гидроизоляции и увеличения высоты подвальных помещений, требует проведение целого ряда комплексных специальных работ, зависящих от следующих факторов:

• технического состояния здания,
• технического состояния фундаментов,
• условий работы грунтового основания,
• технического состояния конструкции гидроизоляции,
• гидрогеологических грунтовых условий,
• степени (величины) заглубления пола подвала.

Как отмечалось ранее, любое углубление подвалов приводит к изменению расчетной схемы работы системы «фундамент-основание» и если обязательный в этом случае, расчет по устойчивости (первое предельное состояние) удовлетворяется, то определяющим становится расчет по деформациям (см. главу 2).

Проверка условий выше названных условий должна выполняться для различных конструктивных схем изменения глубины подвала.

При выполнении подобных работ заказчика, как правило, интересуют различные варианты возможного заглубления подвала, которые напрямую связаны со стоимостью. Такие предварительные данные нами были выполнены ещё в 2005 году [2] и представлены в виде графической зависимости величины заглубления пола подвала – от стоимости ($) выполнения работ (1 м²) и рекомендуемого технологического процесса выполнения данных работ.

Рис.1.9. Типичный конструктивный разрез фундамента с подвальным помещением и разрушенной гидроизоляцией при высоком уровне грунтовых вод (У.Г.В.)

Основным условием, позволяющим выполнять работы по увеличению высоты подвального помещения или понижению отметки существующего пола подвала, является расчётное обоснование возможности выполнения таких работ (глава 2). Достоверность и надёжность выполняемых расчётов по деформациям и устойчивости (проверка несущей способности) в этом случае будет в большей степени зависеть от используемых расчётных прочностных и деформационных характеристик основания.

Наиболее объективные данные по определению модуля общей деформации основания могут быть получены по результатам штамповых испытаний, проводимых непосредственно в подвале реконструируемого здания (рис. 1.10).

Рис.1.10. Фотография проведения штамповых испытаний в подвале здания.

1– штамп (ж/б фундамент) размерам 0,8м х 0,6м; 2 – домкрат; 3 – прогибомеры; 4 – металлическая труба-стойка диаметром 150 мм; 5 – реперная система.

Как видно по рис. 1.10, штамп в виде железобетонной подушки размером в плане 0,8 м на 0,6 м, с помощью домкрата, упирающегося через металлическую трубу-стойку в железобетонное перекрытие над подвалом, ступенчато вдавливается в основание. По результатам испытаний строится графическая зависимость (рис. 1.11) осадки штампа (S) от передаваемого усилия (P), и по этому графику вычисляется модуль общей деформации (E₀) – характеристика, позволяющая расчётными методами прогнозировать развитие осадки данного сооружения при проводимой реконструкции (дополнительном нагружении основания).

Рис.1.11. Экспериментальная зависимость осадки штампа (S) от передаваемого усилия (P на основание. Определение модуля общей деформации (E₀) грунтового основания вычисляется по результатам испытаний на первых 5…6 ступенях нагрузки (I фаза линейной зависимости S=k(P)). Величины Р_кр-1 и R определены по рекомендациям СНиП 2.02.01-83*.

Принципиально, данная задача вдавливания штампа в грунтовое основание решена в теории упругости (формула Шлейхера–Буссинеску).

(1.1)

где:

• w – коэффициент, зависящий от жесткости штампа;
• b – ширина штампа;
• µ – коэффициент бокового расширения грунта (коэффициент Пуассона);
• Е_о – модуль общей деформации.

По результатам проводимых испытаний, зная измеренные величины осадки штампа (S) от передаваемого усилия (P) и используя зависимость 1.1, представляется возможность определить модуль общей деформации грунта:

(1.2)

Достоинство данного метода испытаний:

• испытание грунта ненарушенной структуры.

Недостатки:

• трудоемкость;
• продолжительность испытаний;
• представленные штамповые испытания в настоящих условиях требуют значительных затрат и поэтому проводятся достаточно редко.

Для получения расчётных физико-механических характеристик грунтов основания, чаще всего используют методики, изложенные в главе 2.