Основные геотехнические проблемы, возникающие при реконструкции зданий

Исторические города России располагают большим количеством зданий, со сроком эксплуатации, превышающим 100 летний период. В большинстве случаев такие здания нуждаются в проведении реконструктивных работ для их поддержания или воссоздания.

Часто реконструкция подобных зданий предусматривает замену деревянных перекрытий на металлические или железобетонные, иногда необходимость постройки дополнительного этажа или мансарды. Такое решение вызывает в первую очередь условия дополнительного нагружения фундаментов и основания, что является основной геотехнической проблемой при проведении реконструктивных работ.

Другой геотехнический аспект данной проблемы заключается в устройстве или реконструкции подвальных помещений для данных зданий. В этом случае (при углублении существующих подвалов) меняется расчётная схема работы системы «фундамент-основание», что требует тщательного расчётного анализа и, как правило, проведение специальных мероприятий по усилению оснований.

Решение основных геотехнических проблем при реконструкции зданий, изложенных в данной монографии, могут быть схематично представлены в виде блок-схемы на рис. 1. Следует подчеркнуть, что в практике строительства существует большое количество способов усиления оснований, которые находят своё применение в различных грунтовых условиях. В данной же монографии рассматриваются лишь отдельные конструктивные методы усиления оснований, которые обладают следующими основными преимуществами:

• Возможность выполнения инженерного расчёта (с заданными условиями надёжности) в принятии проектного решения по усилению основания;
• Использование разработанного проектного решения для различных категорий грунтов в зависимости от их физико-механических характеристик.

Из представленной схемы на рисунке 1 видно, что обозначенные геотехнические проблемы при реконструкции зданий могут быть сведены к двум основным решениям:

1. Компенсации дефицита несущей способности и ограничения осадки от дополнительного нагружения (замена перекрытий, устройство мансарды и т.д.) основания.
2. Восстановление несущей способности основания при понижении отметки пола существующего подвала или устройства нового подвального помещения.

Рис. 1. Принципиальная блок-схема решения геотехнических вопросов по усилению основания.

Для реализации первого решения (случая) могут быть использованы следующие мероприятия, приводящие к необходимым (заданным) критериям по прочности (устойчивости) и деформациям [1]:

1. Усиление основания конструктивными элементами - выштампованными микросваями.
2. Уменьшение (снижение) осадки фундаментов на усиленном основании.
3. Конструктивное усиление основания использованием пригрузки.

Для реализации второго решения (случая) могут быть использованы следующие мероприятия:

1. Использование конструктивной шпунтовой стенки.
2. Использование конструктивного ряда микросвай усиления основания.
3. Увеличение несущей способности основания с использованием выштампованных микросвай усиления основания с различным углом наклона.
4. Применение выштампованных микросвай усиления основания для восстановления несущей способности, при возможным уменьшении подошвы фундамента, с целью увеличения площади реконструируемого подвала.

Представленный перечень основных необходимых мероприятий, обеспечивающий устойчивое состояние оснований и снижение дополнительных осадок до допустимых величин при реконструкции зданий, изложен в данной монографии в виде отдельных глав.

При рассмотрении отдельных мероприятий усиления оснований в представленных главах, следует иметь в виду, что во многих случаях реконструкции возникают условия, когда необходимо учитывать влияние нескольких факторов, возникающих одновременно. К примеру, дополнительное нагружение основания может сопровождаться одновременно углублением существующего подвала (или наоборот). Учёт подобных факторов усложняет геотехническую задачу реконструкции, т.к. требует комплексного подхода к решению поставленных задач, что необходимо учитывать при разработке окончательных проектных решений. Отмеченные условия на рис. 1 отражены в виде двойных (сплошных) стрелок, связывающих воедино отдельно выделенные мероприятия по конструктивному усилению оснований.