lazarev_ag_i_dr_osnovy_gradostroitelstva
.pdfи путепроводов, территорий портов, аэродромов, вокзалов всех видов транспорта, перегрузочных и других терминалов.
Эскиз сети магистральных улиц и дорог приводится с делением по категориям в соответствии со СНиП [3]. Эта сеть проектируется с учетом критериев оптимизации по затратам времени в транспорт ных связях общ ественного, легкового и грузового транспорта.
Эскиз сетей общ ественного транспорта дается в виде трасс соот ветствую щ их линий с указанием видов транспорта, также показы ваются станции и остановочны е пункты. Схема маршрутов состав ляется как вспомогательный материал для расчета пассажиропото ков. Сеть общ ественного транспорта проектируется как единое це лое с сетью пригородного движения и системой улиц и дорог в пре делах городской и пригородной зон. Виды общественного транспор та на стадии ТЭО назначают ориентировочно, имея в виду данные о перспективном населении города, его планировке, географическом положении, численности трудящихся промышленных районов. Сеть общественного транспорта должна обеспечивать установленные СНиП нормы затрат времени на передвижения населения. В крупных го родах с населением свы ш е 500 тыс. человек необходимо особое внимание уделять проектированию скоростного транспорта, обеспе чивающего скорость сообщ ения 25-45 км /ч. Сеть скоростного транс порта дополняют уличны м транспортом со скоростями сообщения в пределах селитебной территории 16-18 к м /ч .
По принятым данным планировочного решения и транспортно го обслуживания на стадии ТЭО выполняется укрупненный транс портный расчет объем а пассажирской работы транспортной систе мы города с аналитическим расчетом среднего по городу коэффици ента пользования транспортом , транспортной подвижности населе ния, средней дальности целевых передвижений, распределения пас саж ирской работы по зонам города, ориентировочной пассажирской нагрузки транспортной системы в целом.
Глава 5. СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ В УСЛОВИЯХ СТЕСНЕННОЙ ЗАСТРОЙКИ И РАЗВИТИЕ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДОВ
5.1. ОСОБЕННОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ И СТЕСНЕННОЙ ЗАСТРОЙКИ
Огромные масштабы строительства в нашей стране вызывают посто янное расширение застраиваемых территорий. По данным А.П . Бо рисова и др. (1981), для строительства в среднем ежегодно отводит ся более 1 млн. га новых земель. Еще академик С.Г. Струмилин указывал, что при подобных темпах развития площ адь изымаемых для строительства земель к 2000 году мож ет составить около 10% всей территории страны, что приведет к тяж елы м экологическим последствиям.
С учетом этого в последние годы разрабатываются принципи ально новые тенденции в современной строительной политике. В частности, особое внимание уделяется развитию и соверш енствова нию жилищно-гражданского строительства, а такж е реконструкции действующих промышленных предприятий.
Важным направлением градостроительства сейчас является по вышение этажности и плотности застройки. В м есто отдельно сто ящ их зданий (свободная планировка кварталов) стали применять ся сплошные комплексы протяженных зданий разной этажности, возводимых в разное время. Все бол ьш ее вн и м а н и е уделяет ся со хранению и реконструкции зданий старой построй ки , особенно па мятников архитектуры, строительству заглубленных и подземных сооружений разного назначения, которые нередко возводятся после завершения строительства зданий. Так, по данным института «Ленгипрогор», разработавшего генеральные планы развития 75 городов, плотность жилого фонда в м3 на 1 га территории ж илы х кварталов должна возрасти более чем в два раза.
Развитие городов (освоение присоединяемых территорий) осущ е ствляется в настоящее время за счет использования неудобных или считавш ихся ранее непригодными для строительства земель.
Реконструкция промышленных предприятий включает в себя так же уплотнение застройки промышленной зоны, установку нового оборудования, что зачастую требует усиления сущ ествую щ их или устройства н овы х фундаментов, подземных коммуникаций и т. п.
Все эти проблемы неразрывно связаны с новыми решениями в фундаментостроении, причем масштаб этих решений резко возраста ет. В.А . Ильичев (1987) отмечает, что уже в ближайший период строительства фундаментов будет осуществляться 4 в особых усло виях реконструкции.
Основными факторами, которые должны приниматься во внима ние при составлении и обосновании подобных проектов, являются следующие.
Изменение схемы здания, увеличение нагрузок на фундаменты
Реконструкция и капитальный ремонт зданий и сооружений про изводятся с целью устранения их физического и морального износа и обеспечения возмож ности расширения или выполнения дополни тельного функционального назначения.
Обычно это сопровож дается усилением или заменой конструк тивных элементов здания, часто его надстройкой (увеличением этаж ности), внутренней перепланировкой и переоборудованием. В конеч ном счете это приводит к увеличению первоначальной массы зда ния на 3 0 ...5 0 % , т. е. к возрастанию нагрузок на сущ ествующ ие фундаменты и к устройству новых фундаментов.
Одной из важ нейш их задач подготовки проекта реконструкции или капитального ремонта здания является детальная оценка из менения его конструктивной схемы в увязке с сущ ествующ им ис полнением фундаментов, а также определение новых нагрузок на сущ ествую щ ие и дополнительно проектируемые фундаменты. При этом необходим о иметь в виду, что если здание или сооружение имеет трещ ины и другие дефекты, увеличивать нагрузки на них можно только после усиления конструкции самого здания.
Состояние фундаментов
Обычная городская застройка, а иногда и промышленные пред приятия характеризую тся наличием зданий и сооружений, возраст которы х м ож ет различаться десятилетиями и даже столетиями.
Естественно, что конструкции и материалы фундаментов таких зда ний, а также степень их износа могут существенно отличаться. Обсле довав 655 зданий, построенных в период Х У Ш -Х Х веков, С.Н. Сот ников выделил 9 различных по характеру типов конструкций фун даментов, как правило, ленточных, основными материалами кото рых являлись валунная, бутовая или кирпичная кладка на извест ковом растворе, иногда подстилаемая песчаной подготовкой или деревянными лежнями или служащая ростверком для деревянных свай. Степень износа фундаментов оказалась различна и не всегда соответствовала возрасту зданий.
М ассовое применение бетонных и ж елезобетонных фундаментов началось только с первой четверти X X в.
Многочисленные исследования показывают, что износ фундамен тов обусловливается двумя группами причин: ф и зико-м еханическими, которые являются результатом взаимодействия фундамента с окружающей средой (гниение деревянных элементов фундаментов, вы щелачивание вяжущего, разрушение кладки в агрессивной среде, кор розия арматуры и т. п .); м еханическим и, вызванными неравномер ными деформациями основания и различными внешними воздействи ями (земляные работы вблизи здания, необоснованное увеличение нагрузок, динамическое воздействие транспорта и строительных ме ханизмов и т. д.). Характерными видами разрушения здесь являют ся расслоение кладки и выкрашивание раствора из ш вов, трещины в бетонных и железобетонных фундаментах, приводящ ие к потере не только прочности, но и ж есткости фундаментов.
При составлении проекта реконструкции здания необходимо тща тельное обследование состояния фундаментов. С этой целью из ш ур фов производятся визуальный осмотр, обмер и описание фундамен тов, включая подошву; оценка состояния материала фундамента механическими или геофизическими методами; лабораторные испы тания образцов, отобранных из фундаментов. Важ ную роль при этом имеет и оценка гидроизоляции фундаментов, особенно при наличии подвальных помещений. Проект реконструкции обязательно дол жен содержать проверку прочности сущ ествую щ их и конструирова ние усиленных фундаментов.
Изменение свойств грунтов основания
За время эксплуатации здания, подлежащего реконструкции или капитальному ремонту, возмож но изменение гидрогеологической
обстановки в пределах активной зоны основания сооружения (из менение уровня подземных вод, их агрессивности, загрязнение грун товы х вод технологическими отходами предприятия и т. п.). П о этом у исследования грунтов оснований реконструируемых зданий следует вы полнять так же, как при новом проектировании, в соот ветствии с действующ ими нормативными документами. Если при реконструкции предусматривается уширение фундаментов или из менение и х конструкции (например переход к свайным фундамен там), это долж но быть учтено при назначении толщи исследуемого основания.
Следует стремиться к сопоставлению данных изысканий для ре конструкции с архивными материалами первичных изысканий. Во многих случаях, особенно если гидрогеологическая обстановка не претерпела значительных изменений, это позволяет ограничить объем дополнительных изысканий, а иногда даже использовать имеющ ие ся резервы несущ ей способности оснований.
Проект реконструкции здания должен включать расчет оснований по предельным состояниям. При этом необходимо обращать внима ние на возмож ное увеличение мощности активной зоны, особенно при наличии в ее пределах слоев слабых подстилающих грунтов.
Развитие недопустимых перемещений
Общие или местные недопустимые деформации зданий могут воз никать, как правило, по следующим причинам: а) если в процессе эксплуатации здания произош ло значительное ухудшение свойств грунтов основания, не предусмотренное проектом (сильное увлаж нение глинисты х грунтов, замачивание лессовых или оттаивание мерзлых грунтов, резкое повышение уровня подземных вод, техно логическое загрязнение основания и т. п.); б) в результате ош ибок изыскателей, проектировщиков или строителей (неправильные дан ные изы сканий, переоценка несущей способности оснований, значи тельное наруш ение природной структуры верхних слоев грунта при разработке котлована и т. п.).
В этих случаях в здании могут возникнуть недопустимые дефор мации, что потребует проведения капитального ремонта и, как пра вило, усиления фундамента и укрепления основания. Известны слу чаи, когда недопустимые деформации приводили к необходимости разборки зданий.
Проведение строительных работ вблизи существующих зданий
Работы по реконструкции и ремонту зданий и сооруж ений, а так же строительство новых объектов часто производятся в пределах уже застроенных территорий непосредственно в примыкании к сущ е ствующ им зданиям. Несоблюдение жестких требований к правилам проведения строительных работ в таких условиях приводит к недо пустимым деформациям и даже авариям зданий, требую щ им боль
ших затрат на капитальный и восстановительный ремонт.
Наиболее опасны ми видами работ здесь я в л я ю тся : а) разра ботка вблизи существующих зданий котлованов и транш ей, особен но с применением водопонижения, прокладки подземны х комм уни каций и транспортных тоннелей;
б) строительство вблизи сущ ествую щ его новых зданий, вызыва ю щ их дополнительные напряжения в активной зоне фундаментов сущ ествующ его здания;
в) динамические нагрузки на основание сущ ествую щ его здания от погружения вблизи него ш пунта или свай.
5.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМ ЕНТОВ РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ
Работы по проектированию оснований и фундаментов реконстру ируемых зданий обычно выполняются в следующем порядке:
1)анализируются материалы технического заклю чения по со стоянию фундаментов и инж енерно-геологическом у обследо ванию основания. При наличии в конструкциях здания и фун даментов разрушений, трещ ин или при необходимости их уси ления указываются причины деформаций и рекомендуемые способы укрепления;
2)проводится освидетельствование здания и устанавливается его
конструктивная схема. Определяются действую щ ие и проек тируемые нагрузки;
3)выполняются расчеты и конструирование усиления фундамен тов и укрепления оснований, если в этом возникает необходи
мость.
Принципы расчетов сущ ествую щ их и дополнительно возводи мых фундаментов во многом различны . Для сущ ествую щ и х фунда
ментов после сбора нагрузок с учетом реконструкции вычисляют напряж ения на контакте стены или колонны с верхним обрезом фундамента и в уровне подош вы фундамента. Затем по обычной схеме проверяю т прочность материала фундамента и стен (или к о лонн) на местное смятие, а такж е прочность грунта в уровне подо ш вы фундамента из условий непревышения фактического давления на грунты над расчетным сопротивлением по СНиПу. В зависимо сти от результатов проверки принимается решение о необходимости усиления конструкции фундаментов, изменения их вида и размеров, укрепления грунтов основания.
П ри проектировании новы х фундаментов глубину их заложения вы бираю т с учетом заложения сущ ествующих фундаментов. При необходим ости учитывается взаимное влияние сущ ествую щ их и новы х фундаментов. Размеры фундаментов определяются с учетом действую щ их нагрузок и свойств оснований.
П роводятся расчеты сущ ествую щ их и новых фундаментов по предельным состояниям, причем неравномерность деформаций но вы х и сущ ествую щ их фундаментов, рассчитанных на воздействие дополнительных нагрузок, не должна превышать допустимые СНиПом величины .
Проверка несущей способности оснований реконструируемых зданий
При необходимости увеличения нагрузок на основание сущ еству ю щ их фундаментов расчетное сопротивление грунта долж но назна чаться с учетом фактического значения его характеристик как под подош вой фундаментов, так и в пределах активной зоны . Опыт по казы вает, что длительная эксплуатация построенных зданий, как правило, приводит к увеличению несущей способности грунтов ос нования п о сравнению с принятой при первоначальном проектиро вании. Это объясняется тем, ч то для ряда разновидностей грунтов расчетные сопротивления, рекомендуемые нормами разных лет, по стоянно повыш ались. Так, значения для песчаных грунтов при ведены в таблице 5.1. С другой стороны, это вызывается некоторым уменьш ением коэффициента пористости и увеличением удельного сцепления и модуля деформации как из-за уплотнения грунтов при осадке здания, так и за счет развития физико-химических процессов на кон тактах твердых частиц грунта.
Таблица 5.1
Значения R 0 (М Па) по нормам разных лет
Песок |
1932 г |
1938-1962 гг. |
1974-1983 гг. |
|||
плотные |
средней |
|
средней |
плотные |
средней |
|
|
плотности плотные |
плотности |
плотности |
|||
Средней |
0,3... |
0,225... |
0,35 |
0,25 |
0,5 |
0,4 |
крупности |
0,15 |
0,1 |
|
|
|
|
Мелкий |
0,2 |
0,15 |
0,3 |
0,2 |
0,4 |
0,3 |
маловлаж |
||||||
ный |
|
|
|
|
|
|
Мелкий |
0,1 |
0,05 |
0,25 |
0,15 |
0,3 |
0,2 |
влажный |
||||||
и насыщен |
|
|
|
|
|
|
ный водой |
|
|
|
|
|
|
С учетом этих факторов П. А . Коновалов (1988) рекомендует определять допустимые давления на грунты основания су щ ествую щих фундаментов после реконструкции и увеличения нагрузки по формуле:
р = R '=R m k, |
(5 .1 ) |
где R ' — новое значение расчетного сопротивления грунта; R — расчетное сопротивление, найденное по формуле СНиП 2 .0 2 .0 1 -8 3 ; т — коэффициент, учитывающий изменение физико-механических свойств грунтов основания под подош вой фундаментов за период эксплуатации здания после завершения консолидации осадок; k — коэффициент, определяемый отношением расчетной осадки SR к пре дельно допустимой осадке Su. Коэффициент т зависит от отн ош е ния давления на основание до надстройки р 0 к расчетному давле нию R. При p 0/R >0,8 т = 1,3; при p J R = 0 ,8 ...0 ,7 m = l,1 5 ; при P0/R<0,7 m== 1. Коэффициент k для различных видов грунтов оп р е деляется согласно следующим данным:
Пески: |
Значения k |
крупные и средней крупности |
1,4 |
мелкие |
1,2 |
пылеватые |
1Д |
Глинистые грунты: |
Значения к |
I, =0,5 |
1,2 |
1,1 |
|
Указанны е значения |
к действительны при 8 п/ 8ц- 0 , 2 ; при |
5 л/ 5 и=0,7 коэффициент к = 1. Для промежуточных значений к при нимают по интерполяции.
П рим ер. Определить необходимость уширения ленточного фунда мента глубиной заложения <¿=1,6 м, шириной Ь = 1,4 м, спроектиро ванного по нормам 1962 года под 4-этажное кирпичное здание при надстройке его в 1993 году до 6 этажей. В пределах активной толщи основания залегают пески мелкие, влажные, средней плотности. По нормам 1962 года им соответствует Я =150 кПа (табл. 5.1).
Нагрузки на 1 м фундамента сущ ествующего здания составля ю т: постоянные Г^рп = 167,5 кН , временные Ырв = 13,8 кН, от фун дамента и грунта на обрезах Г^ф = 21,1 кН. Среднее давление под подошвой сущ ествующего здания р0 = 144 кПа. Расчетная осадка
= 4,5 см; предельная осадка = 10 см.
Определим увеличение нагрузки на 1 м фундамента от надстраива емых двух этажей: постоянная N^=65 кН, временная Ыра =4,5 кН. Тогда общая нагрузка на 1 м фундамента после реконструкции
составит £N'=271,9 кн #
Определим по формуле (5.1) допустимое давление на грунты осно вания реконструируемого здания (для простоты возьмем значение И =*200 кПа из табл. 5.1, соответствующее нормам 1983 г.). Так как р 0/Я = 144/200 = 0,72, то т = 1,15, отношение 5 й/ 5 и= 4,5/10 = 0,45, тогда по интерполяции к = 1 ,1 . Следовательно,
К = Е т к = 200* 1,15 1,1= 253 кПа.
Среднее давление под подошвой фундамента после реконструк ции составит
р = £ N /6 = 2 7 1 .9 /1 ,4 = 1 9 4 кП а< Д'=253 кПа.
Таким образом, уш ирение фундамента из условия р = Я ' при над стройке здания не требуется.
Реконструкция, ремонт и усиление фундаментов
Если реконструируемое или ремонтируемое здание имеет трещи ны и другие дефекты, вызванные неравномерными деформациями, то,
как правило, эти дефекты распространяются и на фундаменты. В таком случае проект реконструкции долж ен предусматривать с о вместный ремонт как конструкций, так и фундаментов здания. П ри проектировании ремонта деформируемых стен следует предусматри вать возможность частичной разгрузки поврежденных участков п у тем передачи нагрузки на соседние элементы фундаментов. В этом и других случаях (увеличение нагрузок, надстройка здания и т. п .) может оказаться, что прочность сущ ествую щ их фундаментов недо статочна или давление под подошвой фундамента превышает р ас четное сопротивление, определяемое по формуле (5.1). Тогда п ри хо дится прибегать к следующим мероприятиям: укрепление кладки фундамента; уширение фундамента; устройство промеж уточных и выносных опор; постановка фундамента на сваи.
Указанные выше работы, как правило, связаны с необходимостью вскрытия фундамента, трудоемкие, дорогостоящ ие и требуют тщ а тельного соблюдения техники безопасности. Не следует отрывать сплошную траншею на всю длину ремонтируемого фундамента, так как это может привести к выпору грунта из-под его подошвы и развитию значительных местных деформаций. Обычно в зависимос ти от гидрогеологических условий ремонтируемый участок фунда мента разбивают на захватки длиной 1 ,5 ...2 ,5 м, где отрывается на всю глубину заложения фундамента траншея шириной 1,2...2 м . Стенки траншеи подлежат обязательному креплению. Стена или к о лонна в пределах укрепляемого участка при необходимости раскреп ляется подкосами. По окончании работ транш ею засыпают, а грунт обратной засыпки плотно утрамбовывают.
Укрепление кладки фундамента
Если прочность материала бутового, бетонного или ж елезобе тонного фундамента недостаточна или им ею тся отдельные п овреж дения, часто применяют укрепление цементацией (рис. 81, а ). Д ля этого в теле фундамента пробуривают отверстия для установки инъекторов, через которые под давлением 0 ,2 ...0,6 М Н /м 2 нагнета ют цементный раствор с водоцементным отнош ением 1:1. О бы чно зона закрепления составляет объем диаметром 0 ,6 ...1 ,2 м вокруг инъектора. Из этих условий исходят при определении расстановки инъ екторов. Средний расход цементного раствора при закреплении фунда мента составляет порядка 25...35% объема ослабленной кладки.