Надежность применяемых методов строительства на просадочных грунтах

В соответствии с развитием исследований, принципов проектирования и строительства имеющийся 50-летний опыт строительства и эксплуатации зданий и сооружений можно разделить на три основных этапа. На первом этапе, продолжавшемся до середины 50-х годов, основными мероприятиями по обеспечению устойчивости и безаварийной эксплуатации зданий и сооружений явились водозащитные и конструктивные. Сравнительно невысокая стоимость, простота их осуществления позволяли в широких масштабах вести строительство на просадочных лессовых грунтах в различных районах СССР. С применением их возведены такие крупнейшие заводы, как Запорожсталь, Днепровский алюминиевый завод, первые сооружения Южнотрубного завода в Никополе, жилые массивы в Запорожье, Никополе, Херсоне и др. Однако уже первый опыт эксплуатации возведенных зданий и сооружений показал ненадежность водозащитных и недостаточность конструктивных мероприятий, рекомендуемых действовавшими в этот период нормативными документами.

Применение только водозащитных и конструктивных мероприятий, не рассчитанных на неравномерные просадки грунтов в основаниях, обычно полностью исключали аварийное состояние зданий и сооружений, но не обеспечивали их нормальную эксплуатацию. В связи с этим часто приходилось осуществлять восстановительные работы по обеспечению нормальной эксплуатации зданий и сооружений. Стоимость этих работ достигала 30—40% от стоимости строительства.

Все это привело, с одной стороны, к совершенствованию водозащитных и конструктивных мероприятий с усилением контроля за их состоянием и созданию специальных служб водозащиты и, с другой, к поискам новых принципов обеспечения устойчивости и нормальной эксплуатации зданий и сооружений.

На первом этапе строительства были предложены и разработаны методы глубинного уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями, химического закрепления однорастворной силикатизацией, термического закрепления, устройства свайных фундаментов. Первый опыт их применения, за исключением отдельных случаев, 4 оказался не вполне удачным, так как вследствие высокой стоимости и трудоемкости этих методов глубина уплотнения, закрепления, длина свай ограничивалась глубиной активной зоны под фундаментами, что составило 0,4— 0,7 от величины просадочной толщи, и, кроме того, не учитывались закономерности развития просадочных деформаций, силы нагружающего трения по поверхности уплотненных, закрепленных массивов и свай. В результате этого при обильном замачивании грунтов сверху или подъеме уровня грунтовых вод фундаменты, возведенные на уплотненных, закрепленных лессовых грунтах, свайных фундаментах, имели недопустимые осадки. В частности при глубине уплотнения и закрепления лессовых грунтов в пределах (0,5—0,7) величины просадочной толщи осадки фундаментов коксовых батарей и дымовых труб на Баглейском коксохимическом заводе равнялись 20—60 см. Аналогичная картина наблюдалась и на ряде заводов в Никополе, Запорожье.

Второй этап строительства, начавшийся с середины 50-х годов, характеризуется, в соответствии с действовавшими в то время НиТУ 137-56, широким применением наряду с водозащитными мероприятиями частичного устранения просадочных свойств лессовых грунтов путем их поверхностного уплотнения трамбовками, а впоследствии и устройства грунтовых подушек.

Устранение просадочных свойств лессовых грунтов в пределах верхнего слоя, залегающего непосредственно под подошвой фундаментов, при небольшой величине просадочной толщи с I типом грунтовых условий практически полностью исключило возможное появление просадок. При больших толщах возможность проявления и величины просадок грунтов несколько снижались, что также не всегда обеспечивало нормальную эксплуатацию зданий и сооружений.

Параллельно с этим на втором этапе строительства совершенствовались и более широко применялись методы глубинного уплотнения просадочных грунтов грунтовыми сваями, закрепления силикатизацией и обжигом.

При подготовке СНиП II-Б.2-62 и Руководства к нему были пересмотрены существующие принципы строительства на просадочных лессовых грунтах в направлении более широкого применения проектирования оснований, фундаментов и самих зданий по деформациях и обеспечения нормальной эксплуатации зданий и сооружений. Благодаря этому существенно повышалась надежность возводимых зданий и сооружений, но не исключалась возможность аварийного состояния в них, так как в качестве самостоятельных допускалось применение только водозащитных и конструктивных мероприятий, разрешались неполная прорезка сваями просадочных грунтов, устранение просадочных свойств грунтов не на всю их глубину.

Третий этап строительства связан с дальнейшим существенным развитием методов уплотнения просадочных грунтов, прорезки их свайными фундаментами, появившимися производственными возможностями их широкого применения в массовом строительстве. Начало его относится к концу 60-х годов, а окончательное утверждение — началу 70-х годов. Проектирование зданий и сооружений выполняется по деформациям с обязательным обеспечением их прочности, устойчивости и нормальной эксплуатации. В связи с этим не допускается применять в качестве самостоятельных только водозащитные или конструктивные мероприятия, неполную прорезку просадочных грунтов и их частичное уплотнение и закрепление на площадках со II типом грунтовых условий по просадочности.

Повышение требований к надежности возведения зданий и сооружений на просадочных грунтах приводит к некоторому увеличению стоимости их строительства. В то же время это полностью компенсируется нормальной эксплуатацией зданий, исключением имевших ранее место дополнительных затрат на восстановление пригодности и нормальной эксплуатации зданий после проявления неравномерных просадок грунтов в основаниях.