Эффективные конструкции фундаментов и инженерных сооружений


Версия для печати

12 сентября т. г. при поддержке Министерства архитектуры и строительства состоялся республиканский научно-технический семинар "Эффективные конструкции фундаментов и инженерных сооружений: проектирование и возведение", организованный РУП "Институт БелНИИС". В его ходе докладчики поделились опытом сооружения фундаментов на насыпных и уплотненных основаниях, рассказали о проектировании и применении железобетонных безнапорных труб диаметром 2000 и 2400 мм, а также осветили вопросы развития и совершенствования свайных фундаментов и упрочнения слабых оснований вертикальным армированием.

В ногу со временем

Открывая семинар, заместитель директора по научной работе, ВЭД и информационным технологиям РУП "Институт БелНИИС", к. т. н. Олег Николаевич Лешкевич отметил, что данное научное собрание является отличной площадкой по обмену опытом среди специалистов отрасли. Примечательно, что подобные семинары институт проводит регулярно: в этом году это уже второй (первый был посвящен вопросам высотного строительства). О. Н. Лешкевич подчеркнул, что работу в этом направлении планируется продолжать и в дальнейшем.

"Институт является одним из лидеров в поиске новых технологий, решений и исследований. Все наши разработки со временем конвертируются в конкретную рабочую либо нормативную документацию, которую можно использовать в ежедневной профессиональной практике, — рассказал О. Н. Лешкевич. — Примером инновационной исследовательской деятельности института служит тот факт, что на протяжении последних двух лет специалисты РУП "Институт БелНИИС" занимаются внедрением типовой серии производственных и сельскохозяйственных объектов общего назначения, запроектированных по евронормам. Институт разработал конструкции, которые сейчас являются наиболее надежными на рынке. Словом, по нашим проектам в этой сфере сегодня строится более десятка различных объектов".

Поговорим о фундаментах

Опытом применения фундаментов на насыпных и уплотненных основаниях в Республике Беларусь поделился заместитель заведующего НИО оснований и фундаментов РУП "Институт БелНИИС" Вадим Николаевич Лях. Он подчеркнул, что строительство на таких основаниях приобретает все большую популярность, о чем свидетельствуют в т. ч. многочисленные строительные выставки, где наблюдается повышенное внимание к данной теме.

"Исследования возможности строительства на насыпных основаниях, которые проводились РУП "Институт БелНИИС" в 1980–1990 гг. под руководством к. т. н., доцента В. Е. Сеськова, позволили обосновать и осуществить новое научное направление в Республике Беларусь — строительство на искусственно упрочненных основаниях. "Суть его состоит в том, что разрабатываются методы и средства инженерной подготовки (упрочнения) любых (естественных и искусственных, в том числе насыпных) грунтов, оцениваются и контролируются заданные (требуемые) улучшенные физико-механические характеристики таких грунтов, и на этих упрочненных основаниях возводятся эффективные фундаменты с уменьшенными размерами и повышенной несущей способностью, — рассказал заместитель заведующего НИО оснований и фундаментов. — В рамках этого направления был разработан целый комплекс технических нормативных правовых актов, которые охватывают все вопросы расчета, проектирования и возведения фундаментов на принудительно упрочненных основаниях". Следует сказать, что специалистами РУП "Институт БелНИИС" внедрены в практику строительства следующие виды фундаментов:

• набивные фундаменты в выштампованных котлованах с микросваями (на 600 объектах как в Беларуси, так и России, Украине. Данная технология в свое время была передана на платной основе КНР);

• набивные сваи в вытрамбованных скважинах и котлованах, в том числе песчано-гравийные сваи и опоры (внедрено около 30 объектов: цех полуфабрикатов мясокомбината по улице Казинца, промышленные цеха ПО "Интеграл", НПО "Центр" и др.);

• техногенные геомассивы из песчано-гравийных и щебеночных свай и опор, устраиваемые с применением тяжелых трамбовок и буровой техники (порядка 20 объектов: конфетный цех ОАО "Спартак", цех полированного стекла ОАО "Гомельстекло" и др.);

• комбинированные фундаменты с анкерами в выштампованных скважинах и котлованах (порядка 5 объектов: хранилище промышленных токсических отходов в Гомельской области);

• сваи из местных материалов в вытрамбованных и буровых скважинах и котлованах (применяются чаще всего в индивидуальном строительстве: д. Вишневка Минской области);

• забивные сваи, призматические и пирамидальные с рациональной и изменяющейся по длине формой поперечного сечения (нашли применение в сельскохозяйственном строительстве);

• кусты из забивных свай с несущим ростверком и переменной в плане длиной свай (порядка 20 свай);

• комбинированные набивные траншейные или щелевые фундаменты с уплотненным под их торцом основанием (9–12-этажные жилые дома в Гомеле и Солигорске);

• сваи в буро-раскатанных и буро-раздвижных скважинах и др. (более 30 объектов, например, 12-этажный жилой дом по ул. Киселева).

• тонкие сплошные железобетонные плиты на упрочненных основаниях переменной жесткости, в том числе для каркасных жилых и гражданских зданий (внедрено более чем на ста объектах в Беларуси, России и на Украине);

• технологии вибродинамического уплотнения насыпных и рыхлых песчаных грунтов;

• ленточные и столбчатые фундаменты на горизонтально-слоистых уплотненных подушках (внедрено около сотни объектов);

• комбинированные ленточные и столбчатые фундаменты из забивных и набивных свай с несущими ростверками в выштампованных котлованах или из забивных блоков.

Более подробно докладчик охарактеризовал ленточные и столбчатые фундаменты на горизонтально-слоистых уплотненных песчаных подушках, которые являются более простыми и достаточно надежными.

"Опыт применения уплотненных песчаных подушек показывает, что они могут устраиваться в двух видах: висячих и опертых. Первые применяются путем частичной замены слабых грунтов, их основанием является слабый грунт. Вторые прорезают толщу слабого слоя и опираются на прочный грунт. В целом расчет песчаной подушки сводится к определению ее размеров (толщины и ширины) и суммарной величины окончательной осадки подстилающего слабого слоя. Размеры подушки следует устанавливать исходя из несущей способности слабого слоя на уровне подошвы, — рассказал В. Н. Лях. — При этом расчетная нагрузка на уровне поверхности подушки должна быть равна расчетному сопротивлению песка (или другого материала с учетом его плотности). Высоту песчаной подушки принимают такой, чтобы давление, передаваемое на слабый подстилающий грунт, не превышало его несущей способности".

Зачастую уплотненные песчано-гравийные, песчано-щебеночные подушки являются наиболее эффективным методом для возведения фундаментов. Например, при сложных инженерных геологических условиях на строительной площадке они позволяют за малым исключением "компенсировать" наличие слабых грунтов.

"Словом, уплотненные насыпные грунты играют роль основного несущего грунтового слоя под фундамент. В качестве примеров проектирования и возведения фундаментов в сложных инженерно-геологических условиях с применением уплотненных насыпных грунтов можно привести строительство ледовых дворцов в Барановичах, Орше, Молодечно и Речице, — сообщил В. Н. Лях. — Особенностью возведения уплотненного насыпного основания при строительстве спортивно-развлекательного центра в г. Молодечно явились неблагоприятные погодные условия (декабрь 2010 г. — февраль 2011 г.). Для предотвращения негативного влияния промерзания грунтов на данном объекте были применены технология немедленного уплотнения отсыпаемых грунтов по захваткам и введение в состав насыпи уплотненного слоя щебня толщиной до 0,5 м непосредственно под подошвой фундаментов". Таким образом, опыт возведения фундаментов ледовых дворцов на насыпных основаниях, в том числе как в условиях большой их мощности, так и в условиях устойчивых отрицательных температур, в сложных инженерно-геологических условиях показывает, что применение этого метода позволяет эффективно вести строительство объектов любого назначения в установленные сроки согласно жестким графикам строительства.

Новая техническая политика по стандартизации

С докладом на тему: "Проектирование оснований и фундаментов на основе положений введенного в действие ТКП 45-5.01-254-2011 (02250) "Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные положения. Строительные нормы проектирования" и Еврокода 7 "Геотехническое проектирование" выступил заведующий лабораторией конструкций фундаментов РУП "Институт БелНИИС", к. т. н. Владимир Николаевич Кравцов. Он отметил, что ТКП 45-5.01-254-2011 (02250) "Основания и фундаменты зданий и сооружений. Основные положения. Строительные нормы проектирования" разработан согласно программе по техническому нормированию и стандартизации Республики Беларусь специалистами РУП "Институт БелНИИС" и Белорусского государственного технологического университета.

Следует сказать, что ТКП 45-5.01-254-2011 (02250) был введен 1 июля т. г. с отменой СНБ 5.01.01-99 "Основания и фундаменты зданий и сооружений", который являлся до этого времени основным документом в данной области. В. Н. Кравцов подчеркнул, что пособия и правовые акты, которые были разработаны еще к СНБ 5.01.01-99, не отменены, и обратил внимание на то, что вводимый документ будет иметь приоритетное положение по отношению ко всем неотмененным документам.

"Новый ТКП разрабатывался на основе СНБ 5.01.01-99, но в нынешней редакции более подробно раскрыты многие вопросы относительно надежности, безопасности и долговечности возводимого объекта, а также положения о контроле качества и научно-техническом сопровождении, — пояснил В. Н. Кравцов. — Данная необходимость возникла ввиду того, что сегодня в Беларуси стали возводиться высотные и другие уникальные сооружения, процесс строительства которых требует к себе повышенного внимания".

Говоря о структуре ТКП 45-5.01-254-2011 (02250) "Основания и фундаменты зданий и сооружений", докладчик отметил, что документ состоит из 9 глав. Первые три представляют собой обширный перечень ссылок, в которых приведена практически вся нормативная литература в области оснований и фундаментов. Это, по его мнению, во многом упростит работу проектировщикам, которым теперь не нужно будет "рыскать" по книгам в поисках нужных документов: все можно будет отследить в ссылках. Также в указанных главах собраны воедино многие определения.

"Раньше наблюдался некий диссонанс между инвесторами, архитекторами, заказчиками и другими специалистами, задействованными в строительстве, из-за разночтений многих терминов, — пояснил докладчик. — В новом документе все конкретизировано, введены такие понятия, как биотехнический мониторинг, строительство в стесненных городских условиях и прочие. Здесь также приведены все "единицы", которые следует учитывать при проектировании оснований фундаментов".

В четвертой главе указаны принципы проектирования оснований и фундаментов, а в пятой и шестой обращается внимание на проектирование плитных и свайных фундаментов, а также оснований. Последующие главы относятся непосредственно к конструированию сооружений и акцентируют внимание на вопросах строительства в сложных, специфических условиях.

"Если проанализировать грунтовые условия Республики Беларусь, то в целом можно сказать, что мы относимся к благоприятному району по сравнению с другими странами СНГ, т. е. качество грунтов у нас лучше. Но, учитывая, что одним из последних официальных постановлений в области строительства введены ограничения по использованию ценных пахотных земель в качестве стройплощадки, мы перешли к освоению более сложных территорий (насыпные, пойменные грунты, свалки и т. п.), что требует более внимательного подхода как при проектировании, так и непосредственно в процессе возведения здания", — обосновал В. Н. Кравцов.

Более подробно докладчик остановился на четвертой главе, в которой приведены классы на геотехнические изыскания, призванные упростить работу проектировщикам.

Также В. Н. Кравцов ознакомил слушателей с программой еврокодов. Он отметил, что в EN 1990 приводится перечень строительных еврокодов, каждый из которых, как правило, состоит из нескольких частей. В настоящее время действуют следующие еврокоды:

EN 1990 Еврокод: Основы проектирования несущих конструкций;

EN 1991 Еврокод 1. Воздействия на конструкции;

EN 1992 Еврокод 2. Проектирование железобетонных конструкций;

EN 1993 Еврокод 3. Проектирование стальных конструкций;

EN 1994 Еврокод 4. Проектирование сталежелезобетонных конструкций;

EN 1995 Еврокод 5. Проектирование деревянных конструкций;

EN 1996 Еврокод 6. Проектирование каменных конструкций;

EN 1997 Еврокод 7. Геотехническое проектирование;

EN 1998 Еврокод 8. Проектирование сейсмостойких конструкций;

EN 1999 Еврокод 9. Проектирование алюминиевых конструкций.

В. Н. Кравцов подчеркнул, что каждый из еврокодов разрабатывается отдельными подкомитетами под руководством и координацией технического комитета (CEN/ ТС 250).

О железобетонных безнапорных трубах и не только…

Заведующий НИЛ конструкций инженерных коммуникаций РУП "Институт БелНИИС", к. т. н. Николай Иосифович Шепелевич поделился опытом проектирования и применения железобетонных безнапорных труб диаметром 2000 и 2400 мм, в том числе для микротоннелирования. Он напомнил, что данные трубы изготавливаются из тяжелого бетона класса С 40/45. Марка бетона по водонепроницаемости — не ниже W8, а армирование изделий произведено двойными цилиндрическими каркасами. По торцам труб установлены арматурные элементы в виде скоб, препятствующие растрескиванию бетона.

"При толщине стенки рядовой трубы 300 мм и длине 3 м ее вес составил около 195 кН. Для безопасного выполнения погрузочно-разгрузочных работ и опускания труб в шахтный колодец в них были установлены (замоноличены в теле трубы) специальные грузоподъемные анкеры, производство которых налажено в г. Жодино, — рассказал Н. И. Шепелевич. — Для устройства стыковых соединений используются стальные обечайки, заменяющие раструбы традиционных безнапорных труб. Водонепроницаемость стыкового соединения труб обеспечивается специальными уплотнительными манжетами типа "ласточкин хвост" из резины заданной твердости, устанавливаемыми между стыкуемыми цилиндрическими поверхностями втулки и раструба. Вторая манжета устанавливается между компрессионным кольцом и стальной обечайкой".

Н. И. Шепелевич сообщил, что опытное производство железобетонных труб диаметром 2400 мм было налажено на РУП "Спецжелезобетон". Они изготавливаются методом виброформования (в вертикальном положении). Доставку изделий на приобъектный склад в Минск производят при помощи автотранспорта: их укладывают по направлению движения и закрепляют на платформе с помощью седлообразных прокладок и специальных ремней.

Также он рассказал, что проходческий комплекс AVNP 2400 АВ выполнен специализированным подразделением ОАО "Трест № 15 "Спецстрой" при техническом сопровождении фирмы HERRENKNECHT с использованием комплекса AVNP 2400 АВ: через каждые 100 м в забой вводились трубы типа ТМ2 и ТМ3 с установленными гидродомкратами промежуточной домкратной станции. В процессе проходки производилось механизированное (по гидротрубопроводам) удаление грунта. В процессе строительства тоннеля специалистами института велось наблюдение за техническим состоянием труб и стыковых соединений. Наиболее опасными являлись криволинейные участки проходки. Строящийся тоннель имел участок с радиусом кривизны около 800 м. На данном участке фактические минимальные и максимальные значения зазора в стыках торцов труб на уровне горизонтального диаметра по внешнему и внутреннему радиусу кривизны составили соответственно 17 и 40 мм (при номинальной толщине компрессионной прокладки 26 мм). Наблюдение за техническим состоянием труб производили как в процессе, так и после окончания проходки. Силовых трещин, сколов бетона и разгерметизации стыковых соединений труб не обнаружено. Изменения горизонтального диаметра труб — не более 3 мм. Ряд участков коллектора "Центр" (заложением 3–8 м) строился открытым способом. Были разработаны безнапорные железобетонные трубы диаметром 2400 мм с подошвой.

"Универсальное" армирование

Не менее интересным был доклад инженера РУП "Институт БелНИИС" Сергея Анатольевича Якуненко на тему "Упрочнение слабых оснований армированием".

"В настоящее время в Беларуси активно ведется строительство на участках с неблагоприятными инженерно-геологическими условиями, которые составляют до 30 % территории республики. При этом в ряде случаев традиционные способы устройства фундаментов либо методы упрочнения, уплотнения оснований затратны или недостаточно неэффективны. Наиболее универсальный метод упрочнения строительных свойств оснований — армирование, в частности вертикальное, — объяснил С. А. Якуненко. — Сущность метода заключается в создании различными способами в массиве грунта вертикально расположенных более прочных по сравнению с грунтом армирующих элементов, которые воспринимают вместе с грунтом напряжение от фундамента".

Докладчик подчеркнул, что специалистами РУП "Институт БелНИИС" совместно с другими организациями были разработаны и внедрены различные способы возведения геомассивов из вертикально армированных грунтов. В качестве армирующих элементов геомассивов в зависимости от инженерно-геологических условий могут применяться как грунтобетонные сваи, так и готовые сваи (в частности, железобетонные). Скважины для устройства набивных грунтобетонных свай могут образовываться посредством бурения с выемкой грунта либо без выемки. Последнее более приемлемо, поскольку грунт в межсвайном пространстве существенно уплотняется. "Разработанные технологические решения отличаются учетом инженерных геологических условий на строительных площадках и возможностью применения стандартного оборудования, имеющегося в строительных организациях, и др.", — подытожил С. А. Якуненко.

Заведующий НИЛ сооружений и фундаментов в сложных грунтовых условиях Валерий Петрович Ермашов на конкретных примерах продемонстрировал отклонения и ошибки при проектировании фундаментов.

В ходе семинара ответы на вопросы получили все слушатели. Стоит отметить, что многие успели оценить разработки специалистов РУП "Институт БелНИИС", а также уровень нового ТКП, вместившего в себя большое количество полезной информации.

Просмотров: 10 121