Геотехническое обоснование для здания, встраиваемого в существующую застройку (пример)

Аннотация

Показан конкретный пример геотехнического обоснования для здания, встраиваемого в существующую застройку. В ходе геотехнического обоснования подобраны оптимальные проектные решения, обеспечивающие сохранность и эксплуатационную надежность существующей застройки и безопасность нового строительства. Рассматриваемый пример геотехнического обоснования успешно прошел главгосэкспертизу в июле 2020 г.

Обоснование необходимости геотехнического обоснования

Строго говоря, геотехническое обоснование, в той или иной степени, нужно делать для любого объекта нового строительства или реконструкции. Актуальность геотехнического обоснования увеличивается, если рядом с проектируемым объектом имеется существующая застройка. В этом случае новое строительство будет непосредственно влиять на сохранность и эксплуатационную надежность существующих зданий и сооружений.  И в рамках геотехнического обоснования нужно будет подобрать оптимальные проектные решения, которые с одной стороны обеспечат безопасность нового строительства, с другой стороны – обеспечат сохранность и эксплуатационную надежность окружающей застройку, и с третьей стороны – будут экономически целесообразными.

Если геотехническое обоснование вовсе не делать, то можно получить такое замечание от экспертизы.

геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Вводная часть

1.4 Цель работы

Цель работы в соответствии с Техническим заданием (Приложение Б) состоит в следующем: выполнить геотехническое обоснование для здания, встраиваемого в существующую застройку.

 

1.5 Решаемые задачи

В соответствии с целью работы решаются следующие основные задачи:

  • анализ исходных данных;
  • выполнение геотехнического обоснования по расчетному сечению, предоставленному Заказчиком (Приложение В);
  • оценка влияния строительства проектируемого здания на окружающую застройку;
  • разработка рекомендаций по защите окружающей застройки.

1.6 Используемые методы

Геотехническое обоснование выполняется методами, приведенными в СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений». В частности, используется численное моделирование в плоской (2D) постановке. В качестве численного метода применяется метод конечных элементов (МКЭ), с помощью которого выполняется:

  1. упругопластический анализ напряженно-деформированного состояния (НДС) технической системы «проектируемый объект – грунтовый массив – существующая застройка»;
  2. анализ устойчивости анализируемой системы методом снижения прочностных характеристик (SRM – shear reduction method).

Геотехническое обоснование. Анализ исходных данных

В рамках геотехнического обоснования анализируются:

  • Инженерно-геологические условия.
  • Гидрогеологические условия.
  • Проектная документация по объекту нового строительства.
  • Отчеты по результатам обследования окружающей застройки.

По итогам анализа исходных данных назначаются расчетные сечения геотехнического обоснования.

геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Пример расчетного сечения

На рисунке ниже показан фрагмент расчетного сечения геотехнического обоснования. На расчетном сечении показывают:

  1. инженерно-геологический разрез;
  2. гидрогеологические условия;
  3. фундаменты существующей застройки с нагрузками;
  4. подземные коммуникации;
  5. котлован под новое строительство;
  6. подземную часть проектируемого объекта с нагрузками.
Геотехническое обоснование. Пример расчетного сечения

Геотехническое обоснование. Расчет стадии «котлована» с подбором ограждения

Рассмотрена возможность устройства котлована в  естественных откосах.

Разработка котлована по такой схеме приведет к разрушению как откоса, так и грунтового основания существующего объекта в силу двух основных причин:

  • причина №1 – не обеспечена фильтрационная устойчивость основания: из-за разработки котлована и водопонижения возникает градиент напора, фильтрационный поток направляется в сторону разгрузки (т.е. в котлован), разрушая при этом основание (в том числе происходит механическая суффозия);
  • причина №2 – разработка котлована снижает величину боковой пригрузки фундамента существующего объекта, что снижает несущую способность грунтового основания.

Схема потенциального разрушения, определенная в ходе расчета методом снижения прочности в соответствии с пунктом 11.2.6 СП 248.1325800.2016, приведена на рисунке ниже.

Геотехническое обоснование

Таким образом, для обеспечения сохранности и эксплуатационной надежности существующего объекта необходимо предусмотреть шпунтовое ограждение котлована с заглублением шпунта в водоупор (ИГЭ-3).

Далее выполнен подбор шпунта в ходе расчетов по первой и второй группе предельных состояний.

Требуемая длина шпунта 7,5м, если учитывать требование пункта 6.2.21 СП 381.1325800.2018, и 6м – если не учитывать это требование.

Геотехническое обоснование
Геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Геотехнический прогноз (оценка) влияния разработки котлована на окружающую застройку

Расчетная зона влияния от разработки котлована получена в ходе упругопластического расчета методом конечных элементов. Согласно пункту 9.34 СП 22.13330.2016 радиус зоны влияния нового строительства допускается ограничивать расстоянием, при котором расчетное значение дополнительной осадки грунтового массива или основания существующего сооружения окружающей застройки не превышает 1 мм. Изополя перемещений, построенные с учетом критерия в 1 мм представлены на рисунке ниже.

Радиус зоны влияния – 6,3 м.

Горизонтальное перемещение верха ограждения – 1,97 см, что меньше 1/100 (пункт 6.1.7 СП 381.1325800.2018).

Геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Геотехнический прогноз (оценка) влияния строительства и загружения фундаментов

На рисунке ниже показана расчетная зона влияния строительства на стадии загружения фундаментов полными эксплуатационными нагрузками.

Радиус зоны влияния слева – 2,8 м.

Радиус зоны влияния справа – 3,5 м.

Пожарное депо в расчетную зону влияния не попадает.

Школа УВД в расчетную зону влияния не попадает.

Геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Геотехнический прогноз (оценка) влияния строительства при извлечении шпунта

На рисунке ниже  показана расчетная зона влияния строительства на стадии извлечении шпунта.

Геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Уточнение глубины сжимаемой толщи

Поскольку в ходе геотехнического обоснования выполнен упругопластический анализ, то появляется возможность уточнения глубины сжимаемой толщи. Для этой цели анализируются изополя напряжений и перемещений, применяются условия пункта  5.6.41 СП 22.13330.2016. На рисунке ниже показаны изополя осадок, из анализа которых можно установить, что нижняя граница сжимаемой толщи основания ограничена слоем скального грунта (ИГЭ-5 Известняк). Сжимаемая толща заходит в слой ИГЭ-5 на 0,45м.

Максимальная расчетная осадка основания проектируемого объекта – 2,15 см.

Геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Обоснование необходимости использования шпунта

  1. Требование пункта 9.28 СП 22.13330.2016 «При проектировании фундаментов и подземных частей сооружений, расположенных ниже пьезометрического уровня подземных вод, необходимо предусматривать мероприятия, предупреждающие их протечки в котлован, вспучивание дна котлована, всплытие сооружения и т.п».
  2. Для откосов котлована не выполняется требование пункта 11.2.4 СП 248.1325800.2016, происходит  разрушение под действием гидравлического разрушения или суффозии (HYD) (рис. 3.11). На рисунке 3.12 красным цветом показаны области первоначального разрушения слоя ИГЭ-2.
  3. Для откосов котлована не выполняется требование пункта 11.2.4 СП 248.1325800.2016, не обеспечена общая устойчивость откоса. Происходит разрушение грунтового основания существующего объекта в силу уменьшения боковой пригрузки, что произойдет вслед за гидравлическим разрушением. Схема потенциального разрушения показана на рис. 3.13.
  4. Таким образом, для откосов не выполняются требования по первой группе предельных состояний, поэтому абсолютно бессмысленно и недопустимо выполнять расчеты по второй группе предельных состояний.
  5. В геотехнической литературе, например в этой работе (Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений под ред. С. Н. Сотникова. — М.: Стройиздат, 1986. — 96 с) приведены конкретные примеры и подробно описаны механизмы разрушения оснований в процессе разработки котлована в похожих условиях строительства.
  6. Из пунктов 1-5 следует, что для обеспечения сохранности и эксплуатационной надёжности окружающей застройки, разработку котлована необходимо выполнять под защитой шпунтового ограждения.
  7. Согласно пункту 9.2 СП 22.13330.2016 проектирование оснований подземных частей сооружений включает обоснованный выбор мероприятий, применяемых для минимизации изменений гидрогеологических условий или предотвращения вызванных этим возможных негативных последствий, в т.ч. для окружающей застройки и экологической среды. Откосы этому положению не соответствуют, о шпунтовое ограждение позволяет выполнить строительство без существенного изменения гидрогеологической обстановки.
Геотехническое обоснование
геотехническое обоснование

Геотехническое обоснование. Выводы и рекомендации

На основании анализа результатов геотехнического обоснования по объекту «Строительство административного здания…»,  можно сделать следующие основные выводы:

  1. для обеспечения сохранности и эксплуатационной надежности окружающей застройки необходимо осуществлять разработку котлована под защитой шпунтового ограждения;
  2. в случае использования шпунта максимальный радиус зоны влияния на стадии разработки котлована в расчетном сечении 1-1 составляет 6,3 (слева) и 3,4м (справа);
  3. в расчетную зону влияния проектируемого объекта существующие здания и сооружения не попадают, следовательно, отсутствует необходимость в разработке проектных решений, снижающих дополнительные осадки и (или) их неравномерность или повышающих пространственную жесткость сооружений окружающей застройки;
  4. в случае выполнения приведенных ниже рекомендаций, требования пунктов 9.33-9.38 СП 22.13330.2016 будут выполнены, и разработанные проектные решения по критериям геотехнического прогноза будут соответствовать требованиям Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» от 30.12.2009 N 384-ФЗ;
  5. шпунт необходим только на стадии котлована, далее его можно извлечь без ущерба безопасности и надежности существующей застройки;
  6. сжимаемая толща проектируемого объекта ограничена слоем скального грунта (ИГЭ-5), при этом нижняя граница сжимаемой толщи заходит в этот слой на глубину 0,45м.

На основании анализа результатов геотехнического обоснования можно дать следующие рекомендации:

  1. в качестве шпунта следует использовать шпунт типа «Ларсен Л4», длина шпунта  6м  в случае не учета нагрузки в 20 кПа на бровке, и 7,5м в случае учета этой нагрузки;
  2. погружение и извлечение шпунта производить в соответствии с СП 45.13330.2017;
  3. следует предусмотреть геотехнический мониторинг в соответствии с пунктом 12.4 СП 22.13330.2016;
  4. в соответствии с пунктом 4.3 СП 22.13330.2016 необходимо выполнить гидрогеологический прогноз, в рамках которого следует произвести оценку барражного эффекта.

Геотехническое обоснование. Пример содержания отчета

ОГЛАВЛЕНИЕ

1 ВВОДНАЯ ЧАСТЬ 

1.1 Основание для выполнения работ       

1.2 Наименование, местоположение и границы объекта  

1.3 Сведения об Исполнителе работ         

1.4 Цель работы        

1.5 Решаемые задачи       

1.6 Используемые методы        

1.7 Применяемые программные средства         

1.8 Исходные данные       

1.9 Нормативная база       

2 АНАЛИЗ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ     

2.1 Инженерно-геологические условия     

2.2 Гидрогеологические условия       

2.3 Окружающая застройка       

2.4 Геотехническая категория  

2.5 Краткая характеристика проектируемого объекта        

3 ГЕОТЕХНИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ДЛЯ ЗДАНИЯ, ВСТРАИВАЕМОГО В СУЩЕСТВУЮЩУЮ ЗАСТРОЙКУ      

3.1 Описание расчетной модели       

3.2 Расчет стадии «котлована» с подбором ограждения  

3.3 Геотехнический прогноз (оценка) влияния разработки котлована на окружающую застройку    

3.4 Геотехнический прогноз (оценка) влияния строительства и загружения фундаментов   

3.5 Геотехнический прогноз (оценка) влияния строительства при извлечении шпунта      

3.6 Уточнение глубины сжимаемой толщи        

3.7 Обоснование необходимости использования шпунта 

ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ 

ПРИЛОЖЕНИЕ А. СВЕДЕНИЯ О ЧЛЕНСТВЕ В САМОРЕГУЛИРУЕМОЙ ОРГАНИЗАЦИИ        

ПРИЛОЖЕНИЕ Б. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ  

ПРИЛОЖЕНИЕ В. РАСЧЕТНОЕ СЕЧЕНИЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ       

Копирование на этом сайте запрещено.

error: Content is protected !!