Основания и фундаменты, подземные сооружения
Виноградова С.А.
Морозов Е.Б., старший преподаватель (Московский государственный строительный университет)
ВЛИЯНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО ЭКРАНА НА ДЕФОРМАЦИЮ
РЯДОМ РАСПОЛОЖЕННОГО ЗДАНИЯ ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ «СТЕНЫ В ГРУНТЕ» ТРАНШЕЙНОГО ТИПА
В статье рассмотрено влияние устройства геотехнического барьера на осадку рядом расположенное здание.
Ключевые слова: геотехнический барьер, устройство «стена в грунте» траншейного типа, НДС грунта, бентонитовый раствор, метод конечных элементов.
INFLUENCE OF GEOTECHNICAL SCREEN ON THE DEFORMATION LOCATED NEAR THE BUILDINGS DURING THE CONSTRUCTION OF THE «WALL IN THE GROUND» TRENCH TYPE.
The article considers the influence of the device on the sediment geotechnical barrier located near the building.
Keywords: geotechnical barrier compensation injection, device «slurry wall» trench type, stress-strain state of soil, bentonite slurry, finite element method.
В настоящие время строительство зданий и сооружений в пределах уже сложившейся городской застройки является одной из тенденций развития современных крупных городов. Но возведение новых сооружений в непосредственной близости от существующих зданий может привести к развитию дополнительных деформаций оснований последних, что может за собой повлечь значительные повреждения зданий. Для их защиты и уменьшения деформаций возможно возведение геотехнического барьера.
В данной работе рассматривается случай возведения нового объекта рядом с существующим, с применением ограждающей конструкцией котлована - стены в грунте траншейного типа, под защитой геотехнического барьера и без него.
С целью изучения характера и величин возникающих дополнительных осадок существующего здания, вследствие возведения ограждающей конструкции и влияние на них устройства геотехнического экрана, был проведен ряд численных экспериментов с помощью программного комплекса PLAXIS 2D(v.8.2.4.133)
Данный программный продукт предназначен для комплексных расчётов напряжённо-деформированного состояния и устойчивости геотехнических объектов различного назначения методом конечных элементов в условиях плоской задачи.
о Фмндаме^т
существующего
здания
а, 1Ш
О О
Рис. 1. а - расчетная схема без барьера; б - расчетная схема с барьером
Реализация численных экспериментов в ПК Plaxis проходила в плоской нелинейной постановке с использованием упругопластической грунтовой модели с упрочнением Hardening Soil (HS). Модель используется и для прочных, и для слабых грунтов. В нашем случае это модель дает более точные и правильные результаты, по сравнению с моделью Мора-Кулона. Грунтовый массив рассматривается как однородный и представляет собой песок, со следующими инженерно-геологическими свойствами: удельный вес у = 17 кН/м3; модуль деформации грунта при девиаторном нагружении Е50 = 20 МПа; модуль деформации при сжатии Eoed, = 16 МПа; угол внутр. трения ф = 31°; удельное сцепление с = 1 кПа. Гидрогеологические условия в рамках данной работы не учитывались.
Бентонитовый раствор, заполняющий траншею при устройстве "стены в грунте" задавался давлением СРЖ = у * Z, где у - удельный вес раствора 23,4 кН/мЗ, Z - глубина точки, в которой определяется напряжение, данной серии расчетов варьировалась в зависимости от глубины "стены в грунте" (4 - 16м).
Численное моделирование проводилось в два этапа. На первом этапе проектировалось устройство «стены в грунте» без возведения геотехнического барьера. Вследствие было установлено, что процесс устройство "стены в грунте" траншейного типа значительно влияет на дополнительную деформацию существующего здания и значения деформаций находятся в прямой зависимости от глубины ограждающей конструкции и в обратной от расстояния до нее. Связано это главный образом с устройством траншеи непосредственной близости от существующих фундаментов, стенки которой удерживаются от обрушения только давлением от бентонитового раствора.
Рис.2. График зависимости дополнительных деформаций здания: а -при расстоянии до «стены в
грунте» 2м; б - при глубине «стены в грунте» 12м.
На втором этапе проектировалось устройство «стены в грунте» под защитой геотехнического барьера. Задача включало в себя следующие три основные стадии:
• Моделирование начального НДС грунтового массива с учетом нагрузки от фундамента существующего здания;
• Устройство геотехнического барьера между зданием и стеной в грунте.
• Возведение «стены в грунте» с заданием действующего давления от бентонитового раствора на стенки траншеи.
Вследствие было установлено, что благодаря возведению геотехнического барьера, вертикальные деформации здания уменьшились вдвое, при это чем глубже, относительно «стены в грунте», барьер, тем меньше осадка вблизи расположенного здания.
а)
г
L
I
Рис. 3. а - изополя вертикальных деформаций при возведении «стены в грунте» без барьера; б -изополя вертикальных деформаций при возведении «стены в грунте» с барьера.
Но выполненные расчеты имеют ряд допущений: плоская постановка, не учитывается жесткость существующего здания и технологические воздействия от работ машин и механизмов, что планируется учесть в дальнейшей работе.
ЛИТЕРАТУРА
1. Морозов Е.В. Влияние устройства траншейной «стены в грунте» на деформацию рядом расположенного здания. Вестник МГСУ спецвыпуск 1/2009.
2. СП 20.13330.2011 Основания зданий и сооружений.
3. Волков А.А., Чунюк Д.Ю. Зонирование окружающей застройки по степени подверженности сверхнормативным и аварийным деформациям. Вестник гражданских инженеров. 2013. № 5 (40). С. 96-100.
4. 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. № 1-4. С. 193-199.
5. СТО 36554501-007-2006 Проектирование и устройство вертикального или наклонного геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания.
6. Семенюк-Ситников В.В. Количественная оценка влияния устройства глубокого котлована на близлежащие здания в стесненных условиях городской застройки. 2005.
7. Колесников B.C., Стрельникова В.В. Возведение подземных сооружений методом «стена в грунте». Учеб. пособие Волгоград: ВолГУ, 1999. - 144 с
8. Строкова Л.А. Определение параметров для численного моделирования поведения грунтов.
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.