Основные причины деформации зданий и сооружений на просадочных грунтах
Использование противопросадочных мероприятий в соответствии с действующими нормативами полностью обеспечивает прочность, устойчивость и нормальную эксплуатацию зданий и сооружений. Причины появления в зданиях недопустимых деформаций вследствие неравномерных просадок грунтов в основаниях весьма разнообразны и связаны с ошибками, допущенными в процессе проведения инженерно-геологических изысканий, проектирования и строительства.
Инженерно-геологические изыскания являются одним из основных этапов проектирования оснований и фундаментов и в значительной мере результаты их определяют надежность, качество проектных решений и эффективность строительства в целом. В связи с этим основными причинами деформаций зданий и сооружений часто являются недостаточно полная изученность инженерно-геологических условий участков строительства, просадочных свойств и характеристик грунтов. Обычно это связано с проходкой разведочных и технических выработок недостаточной глубины, нарушением природной структуры и плотности грунтов при отборе монолитов из скважин, неполным выполнением требований действующих нормативных документов и т. п. В результате этого занижаются просадочность грунтов, величина просадочной толщи, возможные просадки грунтов, иногда вместо II типа исследуемые площадки ошибочно относят к I типу.
При проектировании оснований, фундаментов и самих зданий иногда недооцениваются сложности и особенности инженерно-геологических условий застраиваемых участков, неправильно определяются возможные величины просадок грунтов от нагрузки фундаментов и собственного веса грунта, неверно трактуются и используются отдельные положения действующих нормативных документов. Вследствие этого одной из основных причин недопустимых деформаций зданий и сооружений на просадочных грунтах с I типом являются:
— при применении в качестве основного мероприятия снижения давления на грунт до величины начального просадочного давления — неучет возможного уменьшения его по глубине, а также повышения суммарных напряжений с глубиной, вследствие чего при повышении влажности возникают просадки грунтов в нижних слоях грунта;
— в случаях неполного устранения просадочных грунтов в пределах деформируемой зоны от нагрузки фундаментов уплотнением тяжелыми трамбовками или устройством грунтовых подушек — недостаточная глубина уплотнения и недооценка возможной просадки ниже уплотненного слоя в пределах деформируемой зоны, величина которой особенно по степени неравномерности, может существенно превышать допустимую;
— неполная прорезка просадочных грунтов сваями, вследствие чего возможные величины просадок грунтов ниже свай с учетом дополнительных нагрузок от них могут оказаться больше предельно допустимых для зданий и сооружений;
— завышение несущей способности свай вследствие неучета возможного повышения консистенции глинистых грунтов при повышении их влажности, недостаточной глубины погружения свай, использование статических, динамических испытаний свай, данных зондирования при природной влажности грунтов;
— при устройстве планировочных насыпей, подсыпок высотой более 2—3 м неучет дополнительных нагрузок от их веса, под влиянием которых существенно возрастают просадки грунтов и возможен переход грунтовых условий из I во II тип по просадочности с просадкой от собственного веса грунтов более 5 см.
На просадочных грунтах со II типом грунтовых условий при проектировании не всегда и достаточно полно учитываются:
осадки подстилающих уплотненные, закрепленные массы грунтов от дополнительных нагрузок за счет сил нагружающего трения;
необходимость уплотнения, закрепления грунтов на всю величину просадочной толщи, а также опирания закрепленных массивов и особенно свай на подстилающие грунты с достаточно высокой несущей способностью;
силы нагружающего трения на сваи, закрепленные массивы;
увеличение возможных величин просадок грунтов, глубины просадочной толщи, дополнительных нагрузок от сил нагружающего трения при устройстве планировочных насыпей и подсыпок;
при применении комплекса мероприятий необходимость расчета конструкций зданий на возможные просадки грунтов, обеспечения нормальной эксплуатации лифтов, взаимодействия при просадках грунтов отдельных частей зданий, имеющих различную высоту, глубину подвалов и т. п.
При строительстве зданий и сооружений на просадочных грунтах иногда не в полной мере выполняются требования нормативных документов по производству отдельных видов работ, отсутствует достаточный контроль качества выполненных работ, не выполняются требования проекта и т. п.
В наибольшей степени это проявляется при:
уплотнении грунтов различными методами — неучет того, что максимальная эффективность уплотнения грунтов достигается при их влажности, близкой к оптимальной, а так как уплотнение часто выполняется при природной повышенной или пониженной влажности, в процессе уплотнения допускаются пересушивание или переувлажнение грунта, то эффективность уплотнения его как по степени плотности, так и достигаемой глубине резко снижается;
недобивке свай до проектных отметок вследствие применения молотов недостаточного веса, низкой прочности бетона свай, дефектов в них, отсутствия лидерных скважин и их недостаточных размеров по диаметру и глубине;
устройстве набивных свай — в недостаточной зачистке забоя скважин, осыпании грунта в скважины в процессе их бетонирования и т. п.