9.2.6. Неравномерные осадки в период эксплуатации сооружений Sэкспл

Причины развития осадок во время эксплуатации со­оружений можно объединить в пять групп.

Уплотнение грунтов после начала эксплуатации сооружения. Оно обычно обусловлено: незаконченной фильтрационной консо­лидацией и деформациями ползучести грунтов; постепенным уве­личением полезной нагрузки до проектной; увеличением нагрузки сверх проектной.

Как показывают наблюдения за осадками зданий, деформа-ции грунтов в их основании обычно продолжают развиваться после полного завершения строительства, т. е. в период экс­плуатации. При наличии в основании пылевато-глинистых грун­тов продолжительность нарастания осадок фундаментов вследствие медленной фильтрационной консолида­ции и развития деформаций

204

ползучести скелета грунта, при уплотнении иногда составляет десятилетия.

На рис. 9.8 показан график развития во времени осадки восьмиэтажного здания, построенного в Ленинграде. После за­вершения строительства (1941 г.) здание дало дополнительную осадку около 15 см. Столь значительные осадки в период эксплуатации необходимо учитывать при проектировании фун­даментов, надземных конструкций и особенно трубопроводов, которые должны иметь определенные уклоны.

Увеличение полезной нагрузки до проектной особенно су­щественно сказывается на деформациях оснований складских сооружений, так как в этих случаях полезная нагрузка может превышать вес самого сооружения (металлические емкости, эле­ваторы и т. п.). По условиям работы пылевато-глинистых грун­тов в основании в некоторых случаях в первый год эксплуата­ции разрешается прикладывать не более 50 % полезной на­грузки. Это удлиняет сроки развития деформаций грунтов в основании.

Осадки уплотнения, развивающиеся в период эксплуатации, должны входить в величину Sупл и отдельно в выражении (9.1) не учитываются.

Изменение положения уровня подземных вод. При существен­ном понижении уровня подземных вод может происходить уплотнение слабых пылевато-глинистых грунтов из-за снятия взвешивающего действия воды. Кроме того, если фундаменты возведены на деревянных сваях или деревянных лежнях, то при опускании уровня подземных вод ниже верха этих кон­струкций древесина быстро загнивает, через несколько лет пол­иостью теряет прочность и резко уменьшается в объеме.

При повышении уровня подземных вод основание дополни­тельно увлажняется, вследствие чего грунты, ранее ненасы­щенные водой, могут частично потерять свою прочность — сцеп­ление и уплотниться; лёссовые грунты могут получить значи­тельные деформации, связанные с просадкой, а некоторые глины, наоборот, увеличиться в объеме и вызвать поднятие фун­даментов. Повышение уровня подземных вод часто связано с про­никновением в грунт дождевых, хозяйственных и производ­ственных вод. Поднятие уровня подземных вод выше подошвы фундаментов может привести к разрушению бетона и коррозии арматуры в агрессивной среде.

Интенсивное поступление воды из напорных трубопроводов в грунт может вызвать аварийные осадки фундаментов. Раз­мыв грунта основания ведет к быстрому развитию дополни­тельных осадок. Возможно проникание грунта вместе с под­земной водой в неисправные канализационные коллекторы. При этом вода вместе с грунтом может поступать в них под значи­тельным напором. В результате в пределах воронки выноса

205

Рис. 9.9. Мульда оседания при подземной выработке

грунта фундаменты с подземными конструкциями получают перемеще­ния. В связи с этим, если основа­нием здания, строящегося вблизи напорных трубопроводов и глубоких коллекторов, служат пески или супеси, фундаменты желательно располагать за пределами возможной воронки размыва и выноса грунта в плане или при­нимать меры по уменьшению такой воронки.

Ослабление грунтов основания подземными и котлованными выработками. Туннельная проходка линий метрополитена, кана­лизационных коллекторов и других подземных выработок при- водит к оседанию в той или иной степени поверхности земли £ находящимися на ней сооружениями. Перемещения в преде- лах мульды оседания (рис. 9.9) определяются методами, при- меняемыми горными инженерами.

Осадки существующих сооружений могут происходить при разработке около них траншей и котлованов ниже подошвы фундаментов. В этом случае крепления траншей и стен котло- ванов должны исключить горизонтальные подвижки грунтов оснований существующих сооружений.

Динамические воздействия на грунты основания. Известно, что при определенном уровне динамических колебаний может происходить уплотнение песчаных и малосвязных пылевато-гли- нистых грунтов, наблюдается снижение прочности таких грун- тов вследствие разрушения связей между частицами и даже полное разжижение грунтов, что приводит к дополнительным осадкам фундаментов существующих сооружений.

Чаще всего источниками динамических воздействий могут быть работа машин в самом сооружении или вблизи него, дви­жение транспорта, выполнение строительных работ около су- шествующих фундаментов (забивка шпунта, свай, разрыхле- ние мерзлого грунта и т. п.), разработка горных выработок взрывами, сейсмическая активность. Характер влияния динами- ческих воздействий на грунты оценивается по результатам спе- циальных исследований.

Активность геодинамических процессов. Наиболее интенсив­ными геодинамическими процессами, приводящими к осадкам и смещениям фундаментов, являются карст, оползни, землетря- сения. Прогноз такого рода процессов выполняется методами инженерной геологии (см. п. 4).

Таким образом, причин развития неравномерных осадок фундаментов много. Они зависят как от проектных решений и способа устройства фундаментов, так и от условий эксплуата- ции сооружений. При появлении в несущих конструкциях де-

206

формаций во время эксплуатации приходится проводить обсле­дование фундаментов и грунтов основания. Только по резуль­татам обследований и по данным наблюдений за осадками во времени можно установить причины их развития, выработать меры по исключению дальнейшего нарастания осадок.

9.3. Учет совместной работы грунтов основания, фундаментов и сооружений