Основания и фундаменты, подземные сооружения
Иртуганова В.Р. Сафронова К. В.
Чунюк Д.Ю., кандидат технических наук, доцент, зав. кафедрой (Московский государственный строительный университет)
ВЛИЯНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО БАРЬЕРА, УСТРОЕННОГО МЕТОДОМ КОМПЕНСАЦИОННОГО НАГНЕТАНИЯ, НА ДЕФОРМАЦИЮ СУЩЕСТВУЮЩЕГО ЗДАНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ТУННЕЛЯ
В статье рассмотрено влияние вертикального и наклонного геотехнического барьера на существующую застройку при строительстве туннеля.
Ключевые слова: геотехнический барьер, компенсационные нагнетание, НДС грунта, строительство тоннеля, метод конечных элементов.
INFLUENCE OF GEOTECHNICAL BARRIER, ARRANGED BY COMPENSATING FOR THE DEFORMATION DISCHARGE OF THE TUNNEL
In article influence of a vertical and inclined geotechnical barrier on the existing building at construction of the tunnel is considered.
Keywords: geotechnical barrier compensation injection, stress-strain state of soil, construction of the tunnel, finite element method.
С 2011 по 2020 год в столице планируется построить более 160 км линий метро и 78 новых станций, 14 из них уже открыты. В связи с чем возникает вопрос каким образом обезопасить существующие здания от возникающих нагрузок при проходке туннелей и прочих подземных работ.
Существует множество защитных мероприятий, целью которых является снижение негативного влияния строительства на существующую застройку. Одним из них является устройство геотехнического барьера. Геотехнический барьер препятствует напряжённо-деформируемому состоянию (НДС) грунта, снижая осадку уже существующего здания при строительстве подземных сооружений в условиях тесной городской застройки.
В данной работе мы рассматриваем геотехнический барьер, устраиваемый методом компенсационного нагнетания. Рассматриваемый способ устройства геотехнического барьера защищен патентом РФ № 2245428 (патентодержатель - НИИОСП) и Законом РФ № 5351-1 от 9 июля 1993 г. «Об авторском праве».
Чтобы определить каким образом геотехнический барьер влияет на деформации, происходящие в грунтах при данных условиях строительства, мы рассматриваем следующие задачи:
1. Влияние строящегося тоннеля на существующее здание без геотехнического барьера;
2. Снижение деформаций существующего здания от строящегося тоннеля с помощью вертикального геотехнического барьера и наклонного геотехнического барьера.
Для снижения деформации существующего фундамента было необходимо проведение комплексного численного моделирования. Дополнительные деформации нельзя предотвратить без постоянного мониторинга. В данном случае расчет осадок проведен с использованием метода конечных элементов в программе Plaxis 8.2.
В нашем случае решается задача плоской. Для ее решения мы воспользовались моделью упрочняющегося грунта. Использование упрочняющихся моделей позволяет учитывать изменение модуля общей деформации грунтов основания по глубине, более правильно описывать процессы нагружения и разгрузки грунтов.
Геологический разрез составляют дисперсные грунты. Подошва фундамента существующего здания располагаться на песчаном грунте (песок средней крупности). Собственная нагрузка здания, приложенная к фундаменту 200кН/м. Строительство щитового туннеля, осуществляется в грунте средней прочности (супесь). Расстояние от здания до центра туннеля 10м. Туннель имеет диаметр 6м и глубину заложения 7м.
Изначально вертикальная деформация основания фундамента от строительства туннеля была 2,3см. По СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» предельная допустимая деформация является 2см.
При проектировании геотехнического барьера необходимо учитывать зону распространения волн НДС грунта. Она позволяет подобрать геометрическую характеристику барьеру. Длину выбираем из условия перекрытия зоны изменения НДС грунта. В нашем случае длина зависит также от диаметра и глубины заложения туннеля.
Параметры геотехнического барьера: Model - Linear elastic, Yunsat=22 кН/м3, E=100000 кН/м2, v=0,15.
После установки вертикального геотехнического барьера деформации от тоннеля, действующие на существующее здание понизились до 0,9см.
Далее мы начали наблюдать за поведение грунта при установке наклонного геотехнического барьера, постепенно наклоняя его на 15 градусов относительно здания. Деформации основания фундамента заметно увеличились.
Наклон геотехнич. барьера в град 0 15 45
Общая деформация фундамента в см. 0,9 5,3 6,7
Из этого мы делаем вывод, что вертикальный геотехнический барьер снижает деформации от строительства туннеля до предельно допустимых значений, установленных в СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений». Установка наклонного геотехнического барьера больше подходит для ситуации, где невозможен вертикальный геотехнический барьер или расстояние между объектами менее 10м.
Total phase displacements (dUtot)
Extreme dUtot 56,26*10 "3 m
Рис. 2. Зона НДС грунта с вертикальным геотехническим барьером
Работа выполнена при поддержке Министерства образования и науки РФ (грант Президента РФ №14.257.14.6545-НШ)
ЛИТЕРАТУРА
1. СТО 36554501-007-2006 Проектирование и устройство вертикального или наклонного геотехнического барьера методом компенсационного нагнетания
2. СП 20.13330.2011 Основания зданий и сооружений
3. Чунюк Д.Ю. Управление рисками при решении геотехнических проблем строительства сооружений повышенной ответственности. Вестник МГСУ 2009. №S1. С. 522-525
4. Чунюк Д.Ю., Сергеев С.А. Применение метода конечных элементов (МКЭ) при расчётах и проектировании усиления фундаментов реконструируемых зданий. Научно-технический вестник Поволжья 2013. №3. С. 297-300
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.