Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса по динамическим воздействиям на грунтовые основания и фундаменты .
1.1 Источники динамических воздействий 6
1.2 Особенности влияния динамических воздействий на грунты и фундаменты 10
1.3 Методики и методы расчета осадки фундаментов при динамических нагрузках 19
1.4 Выводы и постановка основных задач исследования 39
2 Теоретические предпосылки проведения экспериментальных исследований для определения осадки фундаментов при динамической нагрузке 41
2.1 Выбор методики для определения параметров колебания грунта, влияющих на осадку фундаментов 41
2.2 Определение параметров колебаний, влияющих на осадку фундамента при динамической нагрузке 42
2.3 Теоретические предпосылки для проведения экспериментальных исследований 48
2.4 Выводы по второй главе 49
3 Экспериментальные исследования особенностей работы фундаментов на динамические воздействия
3.1 Инженерно-геологические условия опытной площадки 51
3.2 Приборы и конструкции опытных фундаментов и методика проведения исследования 53
3.3 Результаты испытаний штампа и сваи на динамическую нагрузку...61
3.4 Выводы по третьей главе 70
4 Практическое применение результатов исследований
4.1 Определение безопасных расстояний при забивке свай до существующих зданий и сооружений 72
4.2 Применение результатов исследований на реальных строительных объектах 74
4.3 Технико-экономическая эффективность применения фундаментов из забивных свай 89
4.4 Выводы по четвертой главе 90
Заключение (основные выводы) 92
Библиографический список
- Особенности влияния динамических воздействий на грунты и фундаменты
- Определение параметров колебаний, влияющих на осадку фундамента при динамической нагрузке
- Приборы и конструкции опытных фундаментов и методика проведения исследования
- Применение результатов исследований на реальных строительных объектах
Введение к работе
Актуальность темы.
Впервые на опасность колебаний грунта вызываемых забивкой свай для существующих зданий обратили внимания Д.А. Кирилов и СВ. Пучков в 1935 г. в г. Ленинграде. Они описали методику инструментальных наблюдений за колебаниями фунта и закономерности их изменений. Начиная с 60-х годов прошлого столетия и по настоящее время на страницах журналов, газет и различных сборниках появляются сообщения касающиеся проблемы динамических воздействий вблизи зданий и сооружений, проведены ряд международных конференций.
Так, например, Крокет в 1959 г. описал наблюдения за колебаниями грунта и поведением 4-х зданий, подвергшихся динамическому воздействию (забивке свай). При обследовании на одном здании наблюдалось раскрытие трещин. В 1971 г. в Ленинграде были приостановлены сваебойные работы вблизи учебного корпуса ЛЭТИ, вследствие значительных его повреждений. В Москве при забивке свай под лабораторный корпус ВНИИлитмаш вблизи трехэтажного административного корпуса произошла осадка здания на 20-30 мм и сдвиг стены к свайному полю, в стенах образовались недопустимые трещины. В Таллинне вблизи жилого дома при забивке свай торцевая часть здания получила осадку 130 мм, другая часть 30 мм, образовались сквозные трещины с шириной раскрытия до 40 мм. В Уфе при забивке свай наблюдалось раскрытие трещин шириной до 15 мм в жилом доме. В Татарстане существует приказ Министерства строительства, архитектуры и жилищно-коммунального хозяйства от 20 мая 2002 г. о запрещение проектным организациям разрабатывать проекты зданий и сооружений, возводимых в условиях плотной застройки в населенных пунктах РТ, а строительным организациям запретить ведение строительства с забивкой свай ударным способом в условиях плотной застройки.
Следовательно, проблема забивки свай или другого динамического воздействия на вблизи существующие здания и сооружения актуальна, и требует разработки методики исследования, а именно наблюдения и выявления
зависимости возникновения динамической осадки от интенсивности нагрузок, частоты и продолжительности их воздействий, от вида грунта, его плотности, консистенции, влажности, расстояния от источника динамического воздействия и др. Этими проблемами занимались такие ученые, как Н.М. Герсеванов, Н.П.Павлюк, Д.Д. Баркан, Сид (H.Seed) , О.А. Савинов , П.Л. Иванов, Н.Н. Маслов, Г.М. Ляхов, Н.Д. Красников , ЯШ. Зиязов, С.С. Григорян , В.А. Ильичев, Ставницер Л. Р., Л.В. Нуждин, В.Б. Швец, Н.С. Швец, Б.В Гончаров, В.Ф. Ковалев , Hagerty D.J., Peck R.B., I. Golebiowska, B.K. Рудь, М.М. Калюжнюк и др. Однако проблема возникновения осадки и других деформаций при динамическом воздействии на существующие здания и сооружения исследована не достаточно.
Цель и задачи теоретических и экспериментальных исследований: является исследование осадки фундаментов зданий и сооружений при динамической нагрузке в глинистых грунтах.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-разработка теоретических предпосылок для определения осадки фундамента при динамической нагрузке;
-экспериментальные исследования особенностей работы фундаментов при совместном действии статических и динамических нагрузок на естественном основании (штампы) и одиночных сваях;
-сравнение теоретических предпосылок по определению осадки фундаментов с полученными экспериментальными данными;
-внедрение результатов исследований на реальных строительных объектах. Научная новизна работы
-Определены особенности работы фундаментов на основе экспериментальных исследований и получены зависимости осадки фундаментов в глинистых грунтах при динамической нагрузке.
- Определены величины и характеристики колебания грунта и фундаментов, влияющих на осадку фундаментов существующих зданий в глинистых грунтах при динамической нагрузке, и получена формула для определения осадки фундаментов при динамической нагрузке.
- Выполнен сравнительный анализ работы фундамента на естественном основании (штампа) с моделью свайного фундамента при динамической нагрузке.
На защиту выносятся следующие основные положения:
-анализ существующих методов определения динамических характеристик фундаментов;
-результаты теоретических и экспериментальных исследований особенностей возникновения и развития осадки фундаментов в глинистых грунтах при динамической нагрузке;
-рекомендации по определению безопасных расстояний при динамической нагрузке от забивки свай на существующие здания и сооружения.
Практическое значение и реализация работы состоят в следующем:
-результаты исследований были использованы при строительстве следующих объектов: пристрой к главному корпусу ФГУ «Всероссийского центра глазной и пластической хирургии Росздрава» в г. Уфе, строительство жилых домов по ул. подводника Родионова в г. Уфе, строительство жилого дома по ул. Р. Фахретдина в г Альметьевске РТ;
-проектному институту ООО «Горпроект» г. Альметьевска предложены расчеты по определению осадки фундамента при проектировании оснований и фундаментов зданий в условиях плотной городской застройки и динамической нагрузке.
Апробация и публикации работы.
Основные результаты работы представлены на международных конференциях: «Проблемы строительного комплекса России» (Уфа 2003-2006 гг.); «Проблемы механики грунтов, фундаментостроения и транспортного строительства» (Пермь, 2004 г.); «Взаимодействие сооружений и оснований: методы расчета и инженерная практика» (Санкт-Петербург, 2005 г.). Получены грант Фонда им. профессора А.А. Бартоломея для аспирантов и соискателей, заканчивающих работу над кандидатскими диссертациями по строительным специальностям, и, дипломом III степени на X юбилейной Международной
6 научно-технической конференции «Проблемы строительного комплекса России».
Автор выражает искреннюю признательность доктору технических наук, профессору Гончарову Б. В. и кандидату технических наук, доценту Ковалеву В.Ф. за научные консультации в данной работе.
Особенности влияния динамических воздействий на грунты и фундаменты
Возникновение динамики грунтов как нового раздела классической механики грунтов, следует датировать 1931 г., когда была опубликована статья Н.П. Павлюка о колебаниях фундамента в грунте [81]. В последующие годы под руководством создателя лаборатории динамики грунтов в институте ВИОС (НИИОСП) Д.Д. Баркана происходило накопление экспериментальных данных на разных грунтах (в Москве и Ижевске - на суглинках, В Запорожье - на лёссах, в Северодвинске - на песках и др. [3]. Для исследований были возведены десятки опытных фундаментов, подвергавшихся статическим и динамическим испытаниям.
Влиянием динамических воздействий на грунт занимались и занимаются такие ученые, как Н.М. Герсеванов (1931), Н.П.Павлюк (1931), Д.Д. Баркан (1948), Сид (H.Seed) (1960), О.А. Савинов (1964), П.Л. Иванов (1962-1985), Н.Н. Маслов (1968), Г.М. Ляхов (1964-1971), Н.Д. Красников (1970), С.С. Григорян (1971), В.А. Ильичев (1980-1990), Н.С. Швец, Б.Г. Корнев, Н.М. Рабинович , Гончаров Б.В., Ковалев В.Ф. и др. [21].
Согласно Н.М. Герсеванову, при действии на грунт только статической нагрузки, в состоянии грунта различают три фазы: фазу уплотнения, фазу образования начальных сдвигов и фазу разрушения [6,13, 14,18,127,128]. Аналогичные три фазы можно заметить при совместном действии статической и динамической нагрузок на фундаменты. Наиболее опасной считается третья фаза (фаза разрушения), которая возникает в одних случаях при значительных статических и небольших динамических нагрузках, в других случаях при весьма значительных динамических нагрузках. Осадка фундамента возникает с высокой скоростью и не затухает пока основание не примет более устойчивого положения и не погрузится на некоторую глубину в грунт, причем погружение будет зависеть от изменения физико-механических свойств грунта под влиянием вибрации. Одним из таких явлений - разжижения водонасыщенных песков, которой были посвящены работы Н.М. Гольдштейна [16], Н.Н. Маслова [63], В.А. Флорина [124], и других исследователей. В глинистых грунтах, особенно пластичной и текучей консистенции при динамическом воздействии также отмечается резкое разжижение (тиксотропия) грунта.
Имеющаяся в литературе данные результатов испытаний грунтов при динамических воздействиях, позволяет показать влияние различных параметров на прочностные характеристики грунтов[28, 84, 85, 104,139].
Рассмотрим колебания грунтов от забивки свай, как наиболее встречающихся динамических воздействий.
Впервые колебания грунта от ударных воздействий молотов рассматривалось Н.М. Герсевановым [15]. Предполагая, что ударное воздействие молота на поверхность грунта вызывает мгновенное появление целого поля напоров в грунте, имеющих в различных точках массы различную величину, он получил ускорение единичного фундамента и объема грунта, находящегося на расстояние г от места забивки сваи: HyF т где у - объемный вес грунта; F - площадь рассматриваемого фундамента или грунта; т - масса фундамента или грунта; Н- величина напора. „ Р х-l х + (1.2) \[{x-l)2 + rf [{x + lf+lf. где Р - сила удара; х - глубина расположения фундамента или рассматриваемая глубина грунта; / - глубина забивки свай.
Из формул (1.1) и (1.2) видно, что ускорение фундамента или грунта не зависит от вида грунтов. С увеличением силы удара, которую автор рекомендует определять по отказу свай, ускорение увеличивается, а с увеличением расстояния и глубины погружения сваи - уменьшается.
Кирилловым Ф.А. и Пучковым СВ. [48] было установлено, что амплитуда колебаний в грунте, как при забивке свай, так и при работе бойных копров может быть описана зависимостью профессора Голицына Б.Б. A. = A (1.3) где Ar и A0 - амплитуды колебаний грунта на расстоянии г и г0 от источника, мм; а - коэффициент затухания колебаний, м"1, см"1 [3]. lg АТ2 ІЦ А2тАг2 а (1.4) fe- lge где: Ai и А2 - амплитуды колебаний грунтов на расстоянии г/ и г2 от места удара; Г/ и Т2- периоды колебаний на расстоянии rt и г2 от места удара. О характере затухания поверхностных волн по глубине можно судить по графику Баркана Д.Д. (рисунок 1.1), который построен по данным измерения вертикальных колебаний, вызываемых работой копра. - Изменение амплитуды колебания грунта под фундаментом
Для определения амплитуды колебаний грунта на расстоянии г от фундамента СНиП 2.02.05-87 рекомендует пользоваться формулой: as=a0{ Sl-\ S[\ + (S-l)] (J +1)V3 }, (1.5) = -, (1.6) где as- амплитуда колебаний грунта на поверхности в точке, расположенной на расстоянии г от оси фундамента, т.е. источника волн в грунте; ад - амплитуда колебаний фундамента, т.е. источника волн в грунте на уровне его подошвы; г- расстояние от оси фундамента источника до точки на поверхности грунта, для которой определяется амплитуда колебаний; г# - приведенный радиус подошвы фундамента-источника. (1.7)
Частоту волн, распространяющихся в грунте, следует принимать, равной частоте колебаний фундамента.
Опытами Левина Г.Е.[61] и Новожилова [76,78,79] было подтверждено приемлемость формулы Голицына Б.Б. для описания характера изменения амплитуды колебания различных грунтов в зависимости от расстояния.
Как видно из таблиц (1.1) , (1.2) и (1.3) амплитуда колебаний зависит от грунтовых условий, что противоречит предположениям Герсеванова Н.М.[15]. Кроме того, амплитуда и ускорение колебаний зависят от веса, высоты и массы сваи. С увеличением высоты падения молота увеличивается амплитуда колебания. С увеличением массы сваи амплитуда колебаний уменьшается.
Определение параметров колебаний, влияющих на осадку фундамента при динамической нагрузке
Формула Голицына Б.Б. была предложена для оценки амплитуд смещений грунта, вызванных землетрясениями на различных расстояниях от эпицентра. Впервые данная формула была рекомендована Кириловым Ф.А. и Пучковым СВ. для оценки амплитуд смещения грунта при колебаниях, распространяющихся от забивки свай: А- А Т Ко -S(r-r0) A-ATJ7e . 2Л где: А и А0- амплитуды вертикальной и горизонтальной составляющей грунта при колебаниях на расстояниях г и г0, мкм; Т и То - периоды смещений в максимальных размахах на расстояниях г и Го, с; 5 - коэффициент затухания колебаний грунта в зависимости от расстояния, .
Если значения периодов смещения незначительно отличается друг от друга, то формула приобретает вид:
Таким образом, чтобы воспользоваться данной формулой достаточно знать амплитуду смещения грунта Ао на каком-то определенном расстоянии от динамического воздействия и коэффициент затухания 8, который зависит от грунтовых условий площадки строительства. Этот коэффициент можно определить экспериментальным путем для данной строительной площадке: = —OnA_Ii„L)f (23) r-r0 А 2 г0 где: А - амплитуда колебаний грунта, измеренная на расстояние г=10 -15 м; А0 - амплитуда колебаний грунта, измеренная на расстояние г0=3-5 м. В случае отсутствия экспериментальных данных, коэффициент затухания можно принять по таблице 2.1 на основе экспериментальным данным ряда авторов [3, 44].
Значение амплитуд колебаний Ао на определенном расстояние можно определить, как экспериментальным методом, так и расчетным путем. Предложено ряд методик для расчета Ао [45]: 1. Определение уровень колебаний грунта в зависимости от массы и высоты падения молота по формуле 2.4. 2. Определение уровня колебания грунта по энергии удара молота по формуле 2.5. 3. Определение уровня колебания грунта по данным статического зондирования. 1 A = kwWM\ (2.4) где: k„ - коэффициент зависящий от грунтовых условий, т" ; Н- высота падения молота, м; М- масса молота, т. А0=к;л[Ё, (2.5) где; к І -коэффициент, зависящий от типа свай и сваебойного оборудования и от грунтовых условий;
Е - энергия удара молота по свае, Дж. В данной работы автором была использована методика определения уровня колебаний грунта по данным статического зондирования. Методика основана на выявление зависимостей между параметрами колебаний поверхности грунта и полученных прочностных характеристик при статическом зондировании. В работах предположения частоту колебания, вызываемых забивкой свай можно рассчитать по эмпирической формуле, предложенной В.К. Рудь, М.М. Калюжнюк: / = 0.0046+8, (2.6) где:/- частота колебаний грунта, Гц; q3 - сопротивление грунта по данным статического зондирования, тс/м.
Таким образом, зная сопротивление грунта при статическом зондировании мы можем определить частоту колебания грунта в любой точке по глубине.
Теперь, зная показания сопротивления грунта зондированию, требуется определить амплитуду колебания грунта на определенном расстояние от динамического источника (забивки свай) по формуле (2.7): 4р=(Ма+ )б, - (2.7) ( 2\" Q ={7) (2 8) где: АСр - среднее значения смещений грунта при колебаниях от забивки свай, мм; к Ъл -коэффициенты определяемые экспериментальным путем; q3 - сопротивление грунта погружению конуса зонда при статическом зондировании, тс/м ; tgv - показатель степени, изменяющийся от характеристик верхнего слоя грунта.
По результатам статического зондирования ряда строительных площадок и натурных измерений параметров колебаний грунта при забивке свай получена формула 2.9 согласно рекомендациям БашНИИстроя [98] для определения амплитуды колебания грунта на расстояние 3 м: А, = к(0,000812q3 + 0,053123), (2.9) где: к - коэффициент пропорциональности, зависящий от площади поперечного сечения свай
Из данной формулы видно, что с уменьшением сечений свай уменьшается амплитуда колебаний в данной точке. Данное решение можно рекомендовать как одно из мероприятий по уменьшения амплитуд колебаний грунта.
Вычислив значения Ао и /0 на расстояние 3 м можно определить амплитуду и частоту колебаний грунта по глубине в любой точке статического зондирования согласно формуле Голицына Б.Б. (2.2). Выбирая максимальные значение амплитудно - частотных характеристик колебания грунта можно определить максимальную скорость Vomax и ускорение аотах колебаний грунта на расстояние 3 м по известным уравнениям гармонического колебания С"" =2Итах/отах, (2.10) max _ л 2 л / 2 "О -" п Л0тах/0тах, (2.11) где: Аотах - максимальное значение амплитуды колебания по глубине на расстояние 3 м при забивке свай, мм; fomax - максимальное значение частоты колебаний грунта на расстояние 3 м при забивке свай, Гц. Теперь применяем формулу Голицына Б.Б. для нахождения скоростей и ускорений колебаний грунта: у. Г.&- (\ (2.12) V г \г -5\г-Гг "=ао\\-уе 1 \ (2.13) где: V и V0 - скорости колебаний грунта при динамическом воздействии на расстояниях г и г0, см/с; д - коэффициент затухания колебаний с расстоянием, принятый равный как и для нахождения амплитуды колебания грунта,м"; а и ао - ускорение колебаний грунта при динамическом воздействии на расстояниях г и Го, см/с.
Приборы и конструкции опытных фундаментов и методика проведения исследования
Приведенные исследования показали, что колебания фундаментов по времени отставали от колебаний грунта и по форме приближались к гармоническим затухающим, продолжаясь в течение 0,077-0,1 с, и до следующего удара молота полностью прекращались, не достигнув резонансного режима (рисунок 3.12, 3.13). В отдельные моменты времени колебания фундаментов и грунта отличались по амплитуде и происходили в разных фазах, поэтому на боковой поверхности сваи возможно появление отрицательного трения грунта, а под подошвой штампа - дополнительного давления грунта.
Если принять, что уменьшение колебаний грунта с глубиной происходит аналогично данным [101], то коэффициент затухания колебаний грунта для данной площадки составит 0,1-0,24 м"1. В пределах глубины погружения свай, колебания слоев грунта происходит с одной частотой, но с разной амплитудой, причем на глубине 4-5 м амплитуда колебаний сваи и грунта могут совпадать. Установлено, что колебания не нагруженных совпадают с колебаниями грунта на глубине 5-6 м или в конце забивки. Поэтому можно ожидать, что наибольшее защемление сваи в грунте происходит на этой глубине. Выше грунт колеблется с большей амплитудой и создает отрицательное трение на боковой поверхности сваи, что является одной из причин ее динамической осадки.
С увеличением длины сваи возрастает и длина ее нижнего участка, на которой сопротивление грунта по боковой поверхности не снижается за счет меньшей амплитуды колебаний или снижается незначительно. Поэтому свайные фундаменты с большей длиной свай менее чувствительны к колебаниям.
Штампы недостаточно защемляются в грунте, поэтому отличия колебаний грунта и штампа, за счет инерционности последнего, создают дополнительное давление под подошвой штампа. Величина этого давления зависит от уровня колебаний грунта, массы штампа и величины статической нагрузки. При динамических воздействиях происходит уплотнение грунта в основании, создается дополнительное динамическое давление грунта под подошвой, и штампы получают динамическую осадку.
Высказанные предположения были подтверждены замерами контактного давление по подошве штампа и осадок фундаментов.
Эпюры давлений, полученные по показаниям мессдоз при статических испытаниях штампа, соответствуют классическим представлениям о распределении контактных давлений для абсолютно жесткого фундамента на линейно деформированном полупространстве и имеют седлообразную форму (рисунок 13.14), что подтверждаются в экспериментальных исследованиях ученых [98]. Значения NaH„, при разных ступенях статической нагрузки на штамп и разных амплитудах колебаний грунта в основаниях сведены в таблицу 3.2
Из таблицы 3.2 следует, что при увеличении амплитуды колебаний грунта нагрузка Ыди„ возрастает при постоянной статической нагрузке (NCT=const). Таким образом, зная амплитуду колебаний фундамента (А), можно приближенно определить динамическую нагрузку на фундамент.
Зависимость Ылш от А в виде функции, полученной методом наименьших квадратов (рис 3.15) представляет вид: Ndm=62,5A-U (3.1)
С увеличением статической нагрузки контактное давление по краям фундамента возрастает. Изменения контактных давлений при динамическом воздействии на штампы и одновременном действии статической нагрузке не превышает 7-10%. Причем приращение этих давлений при динамическом воздействии было максимальным при N близкой к Nnp.
При испытании тензосваи на каждой ступени статических и динамических нагрузок при стабилизации осадок снимались показания мессдоз трения, измеряющих сопротивления по боковой поверхности. С увеличением статической нагрузки на тензосваю при динамическом воздействии, сопротивление грунта по боковой поверхности сваи возрастали с глубиной. При колебаниях грунта в основании наблюдается увеличение сопротивлений по боковой поверхности в верхней части сваи, что связано по-видимому с возникновением дополнительных динамических напряжений по боковой поверхности сваи, в результате чего происходит погружение сваи в грунт. Этим же можно объяснить возникновения осадки фундамента, величина которой зависит от величины статических и динамических нагрузок.
На основании проведенных экспериментальных данных можно судить, что динамические воздействия, создаваемые в грунте вблизи нагруженного фундамента приводит к возникновению дополнительных давлений под подошвой фундамента и появлению осадки.
Приведенные в таблице 3.3 данные показывают, что с увеличением длительности динамических воздействий динамические осадки фундаментов возрастают до определенной величины и затем стабилизируются.
С увеличением интенсивности колебаний и нагрузки рост осадки фундаментов прекращается при большем количестве ударов молота, а стабилизировавшиеся конечные осадки фундамента достигли больших значений.
При нагрузках на фундамент 0,8 Nnp и одинаковой интенсивности и длительности колебаний осадка штампа достигает большей величины, чем сваи (рисунок 3.16). Так, затухание колебаний грунта с глубиной и снижение их влияния на характеристики нижних слоев грунта, в которые заделаны сваи, обуславливают меньшую их осадку. При такой нагрузке и заданном уровне колебаний, грунт уплотняется под подошвой штампа и вызывает его динамическую осадку. Для увеличения осадки нужно либо увеличить нагрузку на штамп, либо дополнительно уплотнить грунт под подошвой штампа путем динамических воздействий.
При нагрузках N 0,78 Nnp с увеличением ускорения колебаний грунта в основании до 8-9 м/с2 динамические осадки фундаментов развиваются примерно одинаково и достигают только 0,8-1,3 мм (рисунок 3.16).
Если нагрузка на фундамент близка или равна предельному сопротивлению, то грунт под подошвой штампа уплотняется до определенной величины, а трение на боковой поверхности сваи достигает предельного сопротивления.
Применение результатов исследований на реальных строительных объектах
Результаты исследований, изложенные в данной диссертации, были применены при строительстве и проектировании объектов: 1. Строящийся жилой дом по ул. Подводника Родионова в Советском районе
г. Уфы, ЗАО «Стройнит» (рисунок 4.5) 2 . Забивка свай возле существующего здания главного корпуса ФГУ «Всероссийский центр глазной и пластической хирургии Росздрава» в г. Уфе 3. Жилой дом по ул. Р. Фахретдина в г. Альметьевске Республика Татарстан, ООО «ДОМ-Строй 2000».
Ниже приведены основные результаты исследования по определению возникновения осадки при динамической нагрузке существующих зданий при забивки свай.
Объект 1. При забивке свай, вновь строящегося жилого дома №3 по ул. Подводника Родионова в Советском районе г. Уфы, выполнялось наблюдение за близко расположенными жилыми дома № 92/2 и 92/3 по улице Революционной. Такая необходимость возникла в связи с тем, что существующие жилые дома имеют деформации в виде трещин в кирпичных стенах и в узлах сопряжения стен. Эти дома расположены вблизи свайного поля (24-50 м), что вызвало беспокойство за их сохранность.
Перед исполнителями работы была поставлена задача оценить техническое состояние существующих жилых домов с точки зрения возможности восприятия динамических нагрузок, определить уровень вибрации несущих конструкций, сравнить их с допустимым, а также организовать наблюдения за состоянием домов в процессе свайных работ.
В процессе выполнения работ измерялись параметры вибрации грунта и стен жилых домов, а также проводились наблюдения за состоянием жилых домов по дальнейшему раскрытию трещин в стенах.
1. Жилой дом № 92/3 по ул. Революционной. 9-этажное 2-х подъездное панельное здание с подвалом (минимальное расстояние до места забивки свай около 25 м). Фундамент сборный, ленточный. Здание имело дефекты: трещины в швах между наружными и внутренними стенами и во внутренних стенах, отдельные швы не заполнены; трещины и шелушение штукатурного слоя, в т.ч. около шахты лифта.
2. Жилой дом № 92/2 по ул. Революционной. 5-этажное 3-х подъездное панельное здание с подвальным помещением. Фундамент сборный, ленточный. Здание имело дефекты: внутри здания на 3-этаже лестничной клетки в балке отслоения штукатурного слоя; трещины в швах между наружными стеновыми панелями, между лестничными маршами и стенами; на 5-м этаже трещина в заделке лестничного марша; снаружи здания со стороны дворового фасада трещины по вертикальному шву между стеновыми панелями и цокольной плитой; трещина в опорной консоли лестничного марша между 1-м 2-м этажами; трещина в крыльце у входной двери в 3-й подъезд.
3. Строящееся здание. Жилой дом из керамического кирпича секциями 14 и 17 этажей с подвалом и мансардным этажом. Фундамент свайный с монолитным ростверком. Стены подвала выложены из сборных железобетонных фундаментных блоков.
На момент проверки завершена кладка наружных и внутренних стен и перегородок, выполнено перекрытие. Проводится внутренняя отделка и кровельные работы. Здание имело дефекты: со стороны свайного поля на фасаде имеются трещины в кладке по углам здания на уровне 1-го этажа; трещины в фундаментных блоках; трещины в перемычке слухового окна подвала.
На фундаментные блоки до начала свайных работ были установлены гипсовые маяки.
Для определения безопасных расстояний до существующих жилых домов и анализа их устойчивости к динамическим воздействиям при забивке свай были выполнены измерения параметров колебаний грунта и стен домов. С учетом состояния существующих жилых домов определялись допустимые колебания для строительных конструкций домов и грунта в основании.
В натурных условиях в процессе производственной забивки проектных свай сечением 30x30 см и глубиной погружения до 7 м измерялись параметры колебаний грунта и стен жилых домов. Сваи погружались дизель -молотом массой 2,5 тс.
Параметры колебаний измерялись с помощью портативной виброизмерительной аппаратуры. В процессе измерений определялись амплитуда А и скорость V колебаний. Частота f и ускорение а колебаний рассчитывались по формулам f=-?-, а=И (4.3) Ink А
Коэффициент затухания колебаний грунта с удалением от свай определялся по экспериментальным данным по формуле 2.3 на расстояние 3 и 13 м и составил 0,09 м"1.
Амплитуда, скорость и ускорение колебаний грунта на расстояниях г от свай определялись по формулам 2.2, 2.12-2.13 на различных расстояниях от свай.
С учетом значений коэффициента затухания по формулам (3) определялись значения амплитуды, скорости и ускорения колебаний грунта и жилых домов на различных расстояниях от свай (таблица 4.1). Длительность забивки свай на площадке достигала 200 ударов.
