Чунюк Д.Ю., кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой Курилин Н. О.
(Московский государственный строительный университет)
ВЛИЯНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО БАРЬЕРА НА ИЗМЕНЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ОГРАЖДАЮЩИХ КОНСТРУКЦИЯХ КОТЛОВАНА
Данная статья посвящена определению изменения напряжения ограждения котлована, типа «стена в грунте» при устройстве вблизи него геотехнического барьера, с целью уменьшения осадок рядом стоящего здания от нового строительства.
Ключевые слова: стена в грунте, геотехнический барьер, ограждение котлована, геотехнический риск, новое строительство.
INFLUENCE OF GEOTECHNICAL BARRIER TO CHANGING STRESSES
IN THE PIT WALLING
This article deals with the definition of change of voltage fence excavation such as «slurry wall» at the device near the geotechnical barrier in order to reduce sediment from a nearby building new construction.
Keywords: diaphragm wall, geotechnical barrier, fencing excavation, geotechnical risks, new construction.
В связи с большим объемом освоения подземного пространства в мегаполисах, увеличивается число возводимых зданий с развитой подземной частью в условиях плотной городской застройки, что требует проработки эффективных вариантов устройства ограждающих конструкций котлована для уменьшения их стоимости и влияния на существующие здания, которые зачастую являются зданиями исторической застройки. Наиболее распространенным вариантом устройства ограждающих конструкций в данных условиях является метод устройства технологии «стена в грунте», устойчивость которой обеспечивается с помощью анкеров или распорок. Эффективность применения этого метода, заключается в том, что «стена в грунте» может служить одновременно ограждением котлована, стеной подземной части здания и основой фундамента. Так же, являясь ограждением котлована, «стена в грунте» принимает на себя часть напряжений в массиве грунта, которые возникают из-за нового строительства. Не смотря на высокую эффективность применения, в ряде случаев, при применении данной технологии, возникают осадки рядом стоящих зданий, увеличивая риск разрушения существующего здания, поэтому зачастую для дополнительных уменьшений осадок фундамента существующего здания, применяются технологии устройств геотехнических барьеров. Одна из них-«^ grouting» заключается в разрушении и перемешивании грунта высоконапорной струей цементного раствора, тем самым закрепляя грунты. При применении этой технологий совместно со «стеной в грунте» в большинстве сложных грунтовых задачах, можно говорить о значительных уменьшениях осадок фундамента существующего здания. Говоря о влиянии нового строительства, мы так же не можем не отметить влияния существующего здания на новое строительство, и в частности напряжения, передающиеся на ограждение типа «стена в грунте», которые учитываются в процессе разработки ограждения, что сказывается на увеличении армирования, толщины и диаметра труб-распорок. Применение же геотехнического барьера существенно снижает нагрузки от существующего фундамента на ограждение котлована.
Главной целью работы является определение эффективности применения геотехнического барьера, устроенного с помощью метода компенсационного нагнетания, типа «jet grouting», для уменьшения давления грунта на ограждающую стенку типа «стена в
грунте». Расчетная схема задачи состоит из котлована глубиной 11,0 м., ограждающей конструкцией «стена в грунте» длиной 16,5 м., закрепленной распорками в виде прокатных труб, установленных на отметках -2,000 и -9,100 ниже поверхности. На расстоянии 12,0 м находится здание исторической застройки, фундамент которого передает нагрузку 160 кПа, в 6 метрах от здания, устраивается геотехнический барьер типа «jet grouting» глубиной 29,5 м. Расчеты изменения напряжений произведены в двухмерной программе PLAXIS V8.2 с помощью метода конечных элементов.
При расчете с помощью двухмерной конечно-элементной постановки задачи, «стена в грунте» имеет следующие свойства материала: (ЕА=1,8-10/ кН/м (нормальная жесткость), EI=5,4-105 кНм2/м (изгибная жесткость), d=0,6 м. (эквивалентная толщина), w=14,4 кН/м/м (вес), v=0,15 (коэффициент Пуассона)). Инженерно-геологический разрез сложен современными четвертичными отложениями, представленными песчаными и глинистыми грантами, уровень грунтовых вод находится на отметке -4,250 (139,850 м.). Расчеты производятся в два этапа, с наличием геотехнического барьера и с его отсутствием.
Выполнив расчеты, и произведя анализ полученных результатов, показанных на рис.1 и табл.1 можно сделать вывод об эффективности применения геотехнического барьера в данной расчетной схеме. При добавлении в расчетное поле геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания, типа «jet grouting», нагрузка на ограждающую стенку уменьшается, понижается значение максимального момента образовавшегося в «стене в грунте», на 18 кН/м. Так же благодаря применению геотехнического барьера в данных грунтовых условиях, снижается усилие в верхней распорке расположенной на отметке -2,000, и благодаря снижению на 50 кН/м, возможно уменьшение сечения трубного профиля в распорке.
Рис.1. Максимальные моменты ограждения «стена в грунте» при отсутствии барьера
(а) и его наличии (б).
Значение Единицы измерения Без барьера С барьером
Сила (Force) распорки на отм.-2,000 кН/м -338,2 -278,2
Сила (Force) распорки на отм.-9,100 кН/м -577 -580,7
Табл.1. Основные значения усилия в распорке.
Применение геотехнического барьера в данной расчетной схеме, уменьшает напряжения на ограждающую стенку котлована типа «стена в грунте», позволяя при проектировании ее в схожих расчетных условиях, снизить процент армирования, или уменьшить эквивалентную толщину стенки, тем самым понизить затраты на ее возведение, не рискуя потерей целостности конструкции. Так же затраты могут быть снижены, уменьшением диаметра труб-распорок, снижение усилий в которых, были определены в расчетах данной статьи.
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ (грант Президента РФ №14^57.14.6545-НШ)
ЛИТЕРАТУРА
1. Берлинов М.В, Основания и фундаменты, учебник для вузов, Москва, издательство «Высшая школа», 1988 г. С239-240.
2. Чунюк Д.Ю. Снижение рисков при освоении подземного пространства городов. В сборнике: IV Денисовские чтения. Проблемы обеспечения экологической безопасности строительства, 2008 г. С.113-119.
3. Чунюк Д.Ю., Ярных В.Ф. Снижение геотехнических рисков в строительстве на примере расчета и проектирования глубоких котлованов в стесненных условиях мегаполисов. В мире научных открытий, 2010 г. №1-4. С.193-199.
4. Знаменский В.В., Чунюк Д.Ю., Морозов Е.Б. Устройство ограждающих систем котлованов в стесненных городских условиях. Жилищное строительство. 2012 г. №9. С.60-62.
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.