К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЗДАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

Гамаюнов В.П.¹, Варламова Т.В.²

¹Кандидат технических наук, профессор, Саратовский государственный аграрный университет; ²кандидат технических наук, доцент, Саратовский государственный аграрный университет²

К ВОПРОСУ ПОВЫШЕНИЯ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ЗДАНИЙ НА ПРОСАДОЧНЫХ ГРУНТАХ

Аннотация

В статье анализируются проблемы деформативности зданий, основанных на просадочных грунтах. Рассмотрено влияние   конструктивных особенностей зданий на их деформативность при увлажнении просадочных грунтов на примере  здания общежития  Саратовского медицинского университета. Предложены технические решения по повышению надежности и долговечности зданий на просадочных грунтах.

Ключевые слова: деформации зданий, просадочные грунты, обследование, надежность.

Gamayunov V.P.¹, Varlamova T.V.²

¹Candidate of Technical Sciences, Professor, Saratov State Agrarian University; ²Candidate of Technical Sciences, Associate Professor, Saratov State Agrarian University²

THE PROBLEMS OF IMPROVE THE OPERATIONAL RELIABILITY OF BUILDINGS, BASED ON THE SUBSIDING SOILS

Abstract

The article presents the results of a investigation  of buildings, based on the subsiding soils. Analyzed the influence of the design features of the building on its deformation when foundation soils are moistened.  Аs an example, considered the hostel of Saratov State Medical University. There are proposed technical solutions to improve the reliability and durability of the building, based on the subsiding soils.

Key words: deformation of buildings, soil subsidence, inspection, reliability.

Проблемы эксплуатации зданий и сооружений, возведенных на территориях, сложенных просадочными грунтами, в последнее время приобретают повышенную актуальность для многих российских городов. На проявление просадочности грунтов зачастую влияет изношенность подземных водонесущих коммуникаций, сложность регулярного контроля за состоянием грунтов в основании существующих зданий и увеличение нагрузок и воздействий на грунты оснований.

Одним из зданий, пострадавших в результате замачивания просадочных грунтов основания,  является здание общежития № 2 Саратовского государственного медицинского университета имени Разумовского, обследованное сотрудниками Научно-исследовательской строительной лаборатории надежности Саратовского аграрного университета. При обследовании здания проводились замеры геометрических параметров конструкций, деформаций и повреждений, выполнялись необходимые поверочные расчеты [1].

Здание общежития  было построено в 1963 г. Уже к 1991 году в стенах и перекрытиях здания образовалась сеть трещин, вызванная осадкой насыпных грунтов под западным крылом здания и просадочных грунтов подстилающего слоя, аналогично деформациям других зданий в центральной части Саратова [2].

В 1991 году было проведено усиление стен  здания путем постановки системы тяжей в восточном крыле и накладок из швеллеров в угловых зонах туалетов в восточном и западном крыле здания. Грунты в восточном крыле укреплялись электрополимеризацией, в западном крыле использовались неармированные набивные наклонные сваи.

За период с 1991 по 1995 год неравномерные осадки здания продолжали увеличиваться, состояние несущих стен и перекрытий здания ухудшилось, образовались новые трещины. К 1995 году здание практически перестало эксплуатироваться, за исключением некоторых помещений первого и подвального этажей.

При обследовании здания общежития было оценено техническое состояние отдельных конструкций и здания в целом, выявлены дефекты и повреждения несущих конструкций здания и установлены причины их появления, разработан комплекс мероприятий по обеспечению надежности и долговечности здания [3].

Следует особо отметить влияние условий эксплуатации на состояние здания. До момента обследования в 2004 году продолжалось подтопление здания за счет утечек воды из изношенных подземных коммуникаций. Наличие траншей, колодцев и каналов вокруг здания, технологических каналов и рыхлой засыпки слоем до 3 метров под полом подвала способствовало аккумулированию воды под зданием при возникновении любого источника замачивания. Источники замачивания по площади здания  могли быть расположены в различных зонах, действовать  в разное время и в различных сочетаниях. Поэтому замачивание грунтов основания, неравномерные осадки фундаментов и деформации несущих конструкций происходили в разных зонах и в разное время. Этим объясняется отсутствие четкой системы деформаций здания и сложность увязки деформаций в отдельных частях здания с конкретными причинами, их вызвавшими.

Дополнительно следует отметить особенность подземной части здания, когда рыхлая обратная засыпка расчленена сплошными ленточными фундаментами на изолированные друг от друга отсеки. В этом случае наличие источника подтопления в каком-либо отсеке способствует аккумулированию воды, более интенсивному замачиванию грунтов под фундаментами именно этого отсека, отражаясь в меньшей степени на состоянии  других отсеков.

В наружных стенах здания на момент обследования наблюдались  массовые прогрессирующие трещины осадочного характера в простенках, надоконных, подоконных и межоконных поясах, сквозные трещины в кладке под опорами оконных перемычек. Было отмечено раскрытие температурного шва вследствие неравномерных осадок восточного блока в северо-восточном направлении.

Трещины во внутренних продольных стенах имели значительно большую ширину раскрытия, чем в наружных стенах. Наблюдались трещины в местах опирания плит перекрытия на продольные и поперечные стены как следствие подвижки плит при деформациях здания. Отклонение наружных стен от вертикали достигало 250 мм.

Учитывая прогрессирующий характер и степень повреждения здания, при решении вопросов усиления требовалось наряду с увеличением несущей способности стен обеспечить достаточную пространственную жесткость надземной части здания, поскольку от нее зависит характер и интенсивность осадок грунтов основания.

Пространственная жесткость здания обеспечивалась продольными и поперечными стенами, железобетонными перекрытиями в 6 уровнях (над подвалом, между этажами и чердачным) и покрытием. Продольные наружные стены по длине разрезаны температурными швами до верхнего обреза фундамента. Во внутренних стенах деформационно-осадочных швов нет.

При наличии трещин в поперечных стенах была нарушена их совместная работа с продольными стенами. В этом случае продольные стены, разрезанные по длине температурными швами, работают как отдельно стоящие, что резко снижает устойчивость стен из их плоскости и пространственную жесткость здания.

Таким образом, в западной части здания преобладали равномерные осадки, а в восточной – неравномерные, связанные с интенсивным подтоплением северо-восточной части здания. Величина равномерных осадок составила 100-120 мм, неравномерных – до 250 мм.

Основными причинами интенсивных неравномерных осадок части здания в северо-восточном направлении явились наличие в этой зоне насыпных грунтов и утечки воды из подземных коммуникаций.

Таким образом, повышенная деформативность здания общежития СГМУ обусловлена следующими факторами [4]:

1. Геологические условия площадки - наличие в основании слабых и насыпных грунтов.
2. Конструктивные особенности здания: ленточные фундаменты под стены здания, утолщенные наружные стены, плоская односкатная крыша, отсутствие температурно-осадочных швов с разрезкой продольных стен и фундаментов на всю высоту здания, наличие неэксплуатируемого чердака, мощный слой обратной засыпки и наличие технологических каналов под полом подвала.
3. Условия эксплуатации: длительное подтопление здания и замачивание конструкций в результате износа водонесущих коммуникаций, нарушения непроницаемости гидроизоляции и кровли, разрушение отмосток и навесов над приямками.
4. Недостаточность мероприятий по консервации здания после приостановки эксплуатации: продолжается эксплуатация изношенных водонесущих коммуникаций, не устранены источники подтопления здания ливневыми и талыми водами.

Для обеспечения эксплуатационной надежности и снижения деформативности здания были рекомендованы следующие мероприятия.

1. Реконструкция водопроводящих коммуникаций внутри и вокруг здания с учетом требований для зданий, основанных на просадочных грунтах. Перенос душевых из подвала в другое помещение здания.
2. Усиление фундаментов в зоне залегания насыпных грунтов и активного замачивания, где произошли интенсивные неравномерные осадки здания.
3. Постановка системы напрягаемых поясов и тяжей по наружным стенам в уровне междуэтажных перекрытий для повышения пространственной жесткости здания и усиления стен.
4. Усиление деформированных участков стен и простенков путем постановки металлических обойм с последующим оштукатуриванием по сетке.
5. Повышение жесткости сборных железобетонных перекрытий и их сопряжения со стенами путем сварки выпусков арматуры из стен с монтажными петлями плит.

Литература

1. ГОСТ Р 53778-2010 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния. - М., 2010.
2. Гамаюнов, В.П. Исследование надежности здания саратовской филармонии в процессе реконструкции / В.П. Гамаюнов, Т.В. Варламова // Научная жизнь. – 2013. - № 6. – с. 65-68.
3. Гамаюнов, В.П. Исследование технического состояния объекта культурного наследия «Дом Саратовского биржевого общества» / В.П. Гамаюнов, Т.В. Варламова // Вестник Саратовского госагроуниверситета имени Н.И. Вавилова. – 2014. - № 3.
4. Исследование деформативности зданий на просадочных грунтах / Т.В. Варламова, В.П. Гамаюнов, К.У. Денисова, К.С. Голик // Актуальные направления научных исследований XXI века: теория и практика. – 2014. - № 1(6). – с. 14-19.