Осадки фундаментов при просадках окружающих грунтов

Рассмотренные выше особенности взаимодействия просадочных грунтов с уплотненными массивами и сваями проявляются не только при проведении экспериментальных исследований, но и в процессе эксплуатации зданий и сооружений. В результате просадок окружающих грунтов от собственного веса и развития сил нагружающего трения в сваях и уплотненных массивах возникают дополнительные нагрузки, при которых, даже в случаях полной прорезки просадочных грунтов, сваи и уплотненные массивы получают повышенные осадки, а конструкции зданий и сооружений — недопустимые деформации.

Один из цехов на ЮТЗ в Никополе возведен в 1958 г. на основании, уплотненном на глубину 18 м пробивкой скважин по технологии расширения их удлиненным зарядом на участке, сложенном на глубину 24—28 м просадочными лессами и лессовидными суглинками, которые на глубине 30—32 м подстилаются плотными водонасыщенными песками. Фундаменты, кольцевых печей выполнены на закрепленном на глубину 12 м обжигом грунте, а прессов с нагрузкой 10 000 кН — на глубоких бетонных опорах площадью 9 м2, полностью прорезающих просадочную толщу и опирающихся на глубине 32 м на пески.

За период с 1958 по 1977 гг. за счет подъема уровня грунтовых вод на 10 м и местного замачивания просадки грунтов под полами окружающей территории составили 500—670 мм, фундаментов колонн цеха 600—700 мм, кольцевых печей 540—630 мм, а фундаментов прессов 194—216 мм. Причем осадки фундаментов прессов практически стабилизировались в 1960 г. и равнялись 79—90 мм. Дальнейшее увеличение их произошло в 1962— 63 гг. при начавшемся подъеме уровня грунтовых вод, за счет чего интенсивность осадок возросла до 20—25 мм/год, после чего уменьшилась до 4,0 мм в год.

Анализ результатов повышенных осадок фундаментов прессов показал, что основная причина их заключается в возникновении и развитии сил нагружающего трения по боковой поверхности опор при просадках грунтов от собственного веса. Рассчитанные по дополнительным просадкам опор величины сил нагружающего трения на опоры в данном  случае равнялись 0,033 — 0,04 МПа, а дополнительные нагрузки на них 12500— 15300 кН.

Здание дворца культуры ЗТЗ — каркасное с несущими продольными и поперечными стенами, нагрузкой на ленточные фундаменты 250—540 кН/м, а на столбчатые — 600 —2650 кН, возведено в 1970 г. на участке, сложенном на глубину 25 м просадочными суглинками и лессами с расчетной просадкой грунтов от собственного веса около 50 см. В основании фундаментов выполнено глубинное уплотнение просадочных грунтов пробивкой скважин станками ударно-канатного бурения БС-1М, позволяющими достичь средней объемной массы скелета уплотненного грунта не ниже 1,65 т/м3.

Проводившиеся наблюдения за осадками здания с момента ввода его в эксплуатацию показали, что они практически стабилизировались в первый год эксплуатации и за этот период наблюдений равнялись 5—20 мм. Однако в дальнейшем происходили неравномерный куполообразный подъем уровня грунтовых вод и просадки грунтов от собственного веса на прилегающей к зданию территории. Вследствие развития сил нагружающего трения по уплотненному массиву осадки фундаментов к началу 1977 г. со стороны образования просадочного блюдца увеличились до 120—180 мм при максимальной просадке окружающего грунта около 500 мм. Наряду с общим креном здания в сторону наибольшего повышения уровня грунтовых вод в конструкциях здания появились деформации в виде трещин в кирпичных стенах раскрытием до 5—8 мм, прогиба стен на 50—100 мм, наклона на 14—28 мм и др.

Девятиэтажные кирпичные здания общежитий в Днепрорудном имеют сложную форму в плане и состоят из трех блоков размером в плане 12X42 м, соединенных между собой лестничной клеткой и переходом.

Участок расположения зданий сложен лессовидными просадочными суглинками, которые на глубине 22—26 м подстилаются непросадочными красно-бурыми глинами, относятся ко II типу грунтовых условий по просадочности с расчетной величиной просадки грунта от собственного веса 65—80 см. Грунтовые воды до разведанной глубины не встречены.

Здания общежитий возведены в 1974—75 гг. на фундаментах из буронабивных свай диаметром 600 мм с уширением 1600 мм, полностью прорезающих просадочную толщу с глубиной заложения уширений 25, 65 м. По данным статических испытаний, проводившихся при полном водонасыщении грунта, но без проявления просадки его от собственного веса, несущая способность буронабивных свай на вдавливающую вертикальную нагрузку составляла 2100—2700 кН, а на выдергивающую 1800—1900 кН.

Осадки обоих зданий начались в апреле 1976 г. и наиболее интенсивно проходили до августа 1976 г., когда в зданиях появились недопустимые деформации. Замеренные осадки до января 1977 г. по отдельным блокам в двух домах изменились от 20 до 125 мм. В результате неравномерных осадок фундаментов в кирпичных стенах возникли наклонные и вертикальные трещины раскрытием до 10 мм, которые, как правило, проходили по всей высоте зданий и располагались в местах сопряжения отдельных отсеков.

Анализ результатов наблюдений показал, что вследствие утечки воды из коммуникации произошло интенсивное замачивание грунтов сверху и возникли просадки его от собственного веса. По данным нивелирования просадки поверхности грунта у зданий на 30—125 мм превышают осадки фундаментов здания. В результате просадки грунта от собственного веса произошло нависание его на буронабивные сваи, что привело к их недопустимым осадкам. После ликвидации источников замачивания осадки фундаментов на буронабивных сваях начали затухать.

Рассмотренные выше примеры свидетельствуют о необходимости учета при проектировании взаимодействия уплотненных закрепленных массивов и свай с окружающими грунтами при просадке их от собственного веса.