Использование шпунтовой стенки – как способ усиления основания

В данном случае приведён пример возможности использования разработанного проектного решения устройства углубления части подвала здания (помещения 5-Н) с выполнением приямка, конструктивной шпунтовой стенки, гидроизоляции пола, стен. Работы запроектированы с учетом инженерно-геологических изысканий участка и материалов обследования оснований и фундаментов здания.

Выполнение проектных работ было основано на изучении следующих исходных материалов:

1. Заключение по результатам обследования технического состояния подвального помещения 5-Н, литер «А» в здании.
2. Проект. Перепланировка помещения 5-Н с устройством входа и приямка.
3. Рабочий проект. Перепланировка помещения 5-Н с устройством входа и приямка для магазина промтоваров. Углубление и гидроизоляция.

Инженерно-геологические условия

Площадка расположена в Московском районе Санкт-Петербурга. Абсолютные отметки поверхности окружающей территории изменяются в пределах 6,4…6,6 м (БС).

Инженерно-геологические условия участка составлены на основании архивных материалов отдела инженерной геологии треста ГРИИ.

В геологическом строении площадки на глубину бурения 30,0 м принимают участие насыпные грунты (tIV), озёрно-ледниковые (lglIII) и ледниковые (gII ms) отложения.

Насыпные грунты (tIV) мощностью до 4,2 м представлены супесями и песками с гравием, галькой с обломками кирпича, примесью органических веществ. Абсолютные отметки подошвы слоя 2,2 м.

Озерно-ледниковые (lg III) мощностью до 6,6 м представлены:

• Суглинками мягкопластичными, слоистыми, пылеватыми с прослойками песка мощностью до 5 см, мощностью отложений 1,6 м.
• Суглинками мягкопластичными, пылеватыми, ленточными, с прослойками песка мощностью до 1-3 см, мощностью отложений 2,0 м.
• Суглинками мягкопластичными, пылеватыми, ленточными, мощностью отложений 1,5 м.
• Суглинками мягкопластичными, пылеватыми, ленточными, тиксотропными, с прослоями песка.

Ледниковые (gII ms) отложения представлены суглинками тугопластичными, серыми с гравием и галькой, с гнёздами и линзами песка, мощностью отложений 7,0 м.

Вскрытая глубина залегания уровня грунтовых вод 1,94-1,92 м относительно уровня существующей планировки со стороны улицы.

По результатам выполненных шурфов – грунтом основания ленточных фундаментов обследуемого здания является песчаная подушка мощностью 0,5-0,8 м из мелкого песка со следующими принятыми характеристиками: Е₀ = 28 мПа, φ = 33°, С = 2 кПа, подстилаемая суглинками мягкопластичными, пылеватыми, ленточными, тиксотропными, с прослоями песка.

Конструктивное решение

Дом, в котором производится реконструкция подвала, представляет собой пяти этажное строение с продольными несущими кирпичными стенами. Здание постройки 1960-х годов, расположено в Московском районе Санкт-Петербурга.

Фундаменты жилого дома ленточные сборные железобетонные. Глубина заложения подошвы фундаментов от существующего бетонного пола подвала составляет 0,78 м, от планировочной отметки – 1,94 м. Ширина подошвы фундаментов – сборных ж/б подушек, по материалам изысканий {1} составляет 1,18 м.

Высота подвальных помещений на момент обследования составляет 2,1…2,2 м. Общая площадь подвальных помещений, подлежащих реконструкции – 107,9 м². За относительную отметку ±0,000 (в материалах обследования) принята отметка чистого пола существующего подвала.

В материалах проекта относительная отметка ±0,000 соответствует отметке чистого пола подвала после реконструкции.

Проектом предусмотрено заглубление конструкции пола подвала на 450 мм ниже существующего пола, при этом высота помещений подвала становится 2,60 м. Одновременно с углублением подвала выполняется устройство отдельного входного приямка в подвал.

При производстве дноуглубительных работ помещений подвала был предусмотрен следующий комплекс работ:

1. Устройство деревянного шпунтового ограждения вдоль ленточных фундаментов по периметру помещений подвала. Используется доска 50х100 мм, длиной 2,0 м.
2. Инъектирование тела бутовых фундаментов и контактной зоны «фундамент-грунт», с использованием цементного раствора.
3. По захваткам выполняется разборка существующего пола и углубление подвала до отн. отм. – 0,320. Выполняется щебёночная подготовка по уплотнённому грунту и подбетонка из тощего бетона (Б-7,5), устраивается монолитная железобетонная плита (В20,W8) пола, толщиной 150 мм. Выполняется полимерцементная гидроизоляция и цементно-песчаная стяжка толщиной 30 мм. Перед откопкой котлована предусматривается крепление конструктивного шпунта распорками.
4. Производится расширение дверных проёмов с устройством металлических перемычек.
5. Выполняется обмазочная гидроизоляция по вертикальным фундаментным стенам и санирующая штукатурка по кирпичным стенам подвала.

Армирование ж/б плиты пола полвала определено с учётом возможного гидростатического давления от действия повышенного уровня грунтовых вод.

Следует подчеркнуть, что в данном проектном решении необходим расчёт устойчивости конструктивной шпунтовой стенки, которая предназначена в том числе, и для предотвращения развития возможных осадок фундамента в период производства работ и эксплуатации в новых условиях.

Такой расчёт («Геотехническое обоснование мансардных надстроек и углублений подвалов существующих зданий» п. 5.4 «Шпунтовая стенка как способ усиления оснований») был выполнен в mathcad (см. приложение 3). Расчёт выполнялся для следующего условия: определение длины шпунтовой стенки, обеспечивающей устойчивое (отсутствие подвижек) положение, при откопке рабочего котлована на глубину Н=0,42 м ниже распорного крепления шпунта.

По результатам расчёта минимально необходимая расчётная длина шпунтовой стенки (см. приложение 3) составила 2,2 м, что не соответствует принятому проектному решению (2,0 м), следовательно, требуется конструктивное изменение по проектируемому шпунту.

Таким образом, чёткое выполнение всех решений проекта, с учётом внесённых изменений, (металлический не извлекаемый конструктивный шпунт длинной 2,2 м, закрепление основания, распорки) позволят решить поставленные вопросы по углублению подвала здания с достаточной степенью надёжности.

Проектом также предусмотрен мониторинг за осадками и состоянием основных несущих конструкций здания на период производства работ.

Основные замечания

По представленным материалам рабочего проекта были отмечены следующие основные замечания:

1. Характеристики несущего слоя – песчаной подушки не определялись испытаниями, а взяты по таблицам СНиП.
2. Не представлена информация по устройству распорного крепления шпунта (отметка установки, узлы крепления).
3. В проекте отсутствует привязка к абсолютным отметкам.
4. При сборе нагрузок временная полезная нагрузка на перекрытия для жилых помещений, согласно п. 3,9а (СНиП2.01.07-85*), должна определяться как 150 хψ_n1 = 150 х 0,67 = 100 кг/м².
5. В соответствии с СП 50-101-2004 п. 5.23, нормативное значение снеговой нагрузки для III снегового района (С-Петербург) (таб. 4 СНиП 2.01.07-85*) составит:180 х 0,7 = 126 кг/м².
6. В результате полная нормативная нагрузка на основание для фундамента по оси «Б» составит: 34593,6 кг = 345,9 т со средним давлением 345,9/1,18 = 293 кПа.
7. Для обеспечения устойчивости фундамента (расчёт по I предельному состоянию), необходимо устройство не извлекаемого конструктивного металлического шпунтового ограждения с минимальной длинной 2,2 м по всему периметру подвальных стен.
8. Для обеспечения устойчивости ограждающих стен существующего входного приямка необходимо предусмотреть противопучинистые мероприятия (обратная засыпка непучинистым грунтом, отвод ливневых стоков – организация отмостки).

Выводы

1. Рабочий проект «Перепланировка помещения 5-Н с устройством входа и приямка под магазин промтоваров. Углубление и гидроизоляция», с учетом отмеченных замечаний, может быть принят к исполнению.
2. Считаем необходимым в обязательном порядке обеспечить сопровождающий геотехнический активный мониторинг реконструкции здания в соответствии с требованиями региональных нормативных документов и, на основании полученных при наблюдении данных, вводить коррективы в проект, которые обеспечат безопасность как самих работ, так и эксплуатацию существующего здания.
3. Если тенденция развития осадок или измеренная величина абсолютной осадки существующих фундаментов будет свидетельствовать о возможном опасном развитии ситуации, необходимо дополнительно принять срочные меры по стабилизации грунтов основания.