Диссертация (Разработка и обоснование метода выравнивания гидротехнических сооружений, подвергшихся неравномерным осадкам), страница 4

Нагнетаниепроизводилось на площади порядка 2700 м² с давлением до 60 бар, до 20 циклов нагнетания.На протяжении всех работ по компенсационному нагнетанию велось постоянноенаблюдение за планово-высотным положением здания с помощью системы гидростатическогонивелирования, экстензометров и деформационных марок [137]. В ходе работ покомпенсационному нагнетанию были компенсированы осадки порядка 60 мм, что позволило непревысить допустимые значения дополнительных деформаций основания фундаментов данногоздания (рисунок 1.2.8).Рисунок 1.2.8. График осадки дневной поверхности при использованиикомпенсационного нагнетания (верхняя линия) и без каких-либо защитных мероприятий(нижняя линия)19Защита офисного здания в г.

БерлинеОбъект «Офисное здание Bertelsmann AG» расположен в г. Берлине, Германия, на берегуреки Шпрее (рисунок 1.2.9).Ранее Bertelsmann AG являлся зданием штаб-квартиры городского коменданта Берлина.При реконструкции фасада с момента его открытия в 2003 году был заполнен архитектурныйразрыв в городском пейзаже.

Это уникальное здание восстановлено на своем историческомместе в центре Берлина и служит напоминанием о богатой событиями городской истории. Внастоящее время объект является памятником архитектурного наследия города Берлина.К зданию предъявляются требования по его сохранению от повреждений привыполнении работ по прокладке новой линии метро в Берлине (в соответствии с планамистроительства отдельной линии, проходящейот станции «Теодор-Хойс-Плац» линии U2,через станции «Потсдамская Площадь» и «Александерплац», до пересечения с S-Bahn наГрайфсвальдер Штрассе (нем. Greifswalder Straße), и заканчивающуюся в районе Вайсензее).Рисунок 1.2.9.

Внешний вид защищаемого зданияСтроительная площадка (рисунок 1.2.10) расположена от Унтер-ден-Линден вдольШинкельплатц и представляет собой сравнительно небольшую территорию на берегу рекиШпрее, под которым выполнена проходка тоннеля метро [36].20Рисунок 1.2.10. Схема размещения строительной площадкиПроходка тоннеля проводилась с использованием тунеллепроходческой буровоймашины (ТБМ) с применением технологии замораживания грунтов. При проведении работ попроходке тоннеля возникла необходимость проведения специальных работ по компенсацииосадок административного здания.Защищаемое зданиеЗащищаемое здание трехэтажное, реконструированное, с размерами около 42х23 м,выполнено из кирпича с рустовой штукатуркой.

Конструктивная схема здания – с продольными(частично – поперечными несущими стенами) и железобетонными перекрытиями; имеет восновании неразрезную мощную фундаментную плиту в двух уровнях (в разных частях здания)с организацией подземной парковки.Основанием здания служат аллювиальные отложения р. Шпрее, сложенные из мелкихпесков.Мощность слоя между низом фундаментной плиты и зоной проходки ТБМ составляетоколо 12 м, зона, в основном, представлена песками, схожими по гранулометрическому составус грунтами на опытном участке №3 Загорской ГАЭС-2.В связи с тем, что проходка линии метро производилась с помощью предварительногозамораживания, нижняя часть основания на отметках ниже 26,8 м в настоящее время находитсяв замороженном состоянии.Работы по защите офисного здания Bertelsmann AG начались в 2012 году и выполнялисьметодом компенсационного нагнетания с помощью инъекций специальных строительныхрастворов в зону между фундаментной плитой и зоной проходки ТБМ в два яруса.21Схема основных сооружений объекта (рисунок 1.2.11).Рисунок 1.2.11.

Схема основных сооружений объектаКомпенсационное нагнетание для защиты офисного здания выполнялось в три стадии:1) стадия предварительного сжатия грунта до начала проходки ТБМ; 2) стадия компенсацииосадок при проходке ТБМ; 3) стадия компенсации возможных осадок после проходки ТБМ [120].В состав работ по защите офисного здания входили следующие основные виды работ:устройство рабочей шахты для выполнения защитных инъекций; бурение скважин для установкиманжетных колонн методом направленного бурения с упором в стенки шахты; установкаманжетных колонн; нагнетание строительных растворов в соответствии со стадиями выполнениязащитных работ.Особенностью работ по защите офисного здания являются значительные перерывы ввыполнении работ, связанные с необходимостью сопряжения защитных работ с работами попроходке линии метро, а также с последующим мониторингом здания в течение примерно 2 лет.Котлован был выполнен в условиях сжатой городской застройки в 2014 году сиспользованием технологии устройства буронабивных свай.Шахта выполнена в непосредственной близости от реки Шпрее, что привело кнеобходимости выполнения работ по ее гидроизоляции.

Шахта имеет глубину около 10 м,диаметр шахты 6 метров. Ввиду круглой формы шахты в плане, обвязочная балка невыполнялась.22Водонепроницаемое дно шахты было выполнено после устройства стен и экскавациигрунта, с помощью технологии подводного бетонирования. В шахте был выполнен превентор иупорная поверхность буровой установки (рисунок 1.2.12).Рисунок 1.2.12. Вид на превенторную часть шахтыНа дневной поверхности над шахтой был установлен козловой кран, который в процессеработ был разобран.БурениеБурение горизонтальных скважин выполнялось из шахты (котлована) в 2 яруса. Длинаскважин достигала порядка 65 м с фактической погрешностью выполнения работ не более 1 %от длины скважины.В скважины установлены металлические манжетные трубы диаметром 63 мм с шагомманжет 50 см.

Приготовление материалов осуществлялось в смесителе с активаторомпропеллерного типа с последующей подачей материала в насосный ресивер. Смесительноеоборудование представлено на рисунке 1.2.13.23Рисунок 1.2.13. Смесительное оборудованиеПриготовление составов производилось в смесителе на участке работ.НагнетаниеОбщийобъеминъецированныхрастворовнамай2016годасоставилоколо 340 м3. Нагнетание производилось с помощью трех насосов, установленных в единомконтейнере.Максимальное давление нагнетания достигало 14 бар, среднее – 6-7 бар.

Средний расходсоставлял 4 л/мин.Мониторинг выполнялся с помощью системы гидравлического нивелирования сточностью 0,1 мм (рисунок 1.2.14).Максимальная осадка одной из частей здания составила 5 мм, которые затем быликомпенсированы при выполнении работ.Схема расположения инъекционных труб приведена на рисунке 1.2.15.24Рисунок 1.2.14. Пример системы мониторингаРисунок 1.2.15. Схема расположения инъекционных трубПодъем здания на Дмитровском шоссеЗакрепление грунтов оснований и подъем уровня фундаментных плит здания клуба иадминистративного здания по адресу г. Москва, Дмитровское шоссе, д.71, выполнялось в 2014году российской организацией [64, 68].25При проходке тоннелей проходческим щитом ТПМК новой линии метрополитенанепосредственно под зданиями, как фундаментная плита здания клуба, так и административногоздания понизилась в среднем на 60 мм.Целью работ являлось закрепление грунта в виде грунтоцементных массивов на всютолщину слоя водонасыщенных песков в зоне размещения колонн каркаса здания с передачейнагрузки на полутвердые суглинки, а также подъем уровня фундаментных плит здания клуба ивысотного административного здания с помощью компенсационного нагнетания с применениемманжетной технологии и бентонитовых смесей.Грунтовым основанием обоих зданий являются водонасыщенные песчаные грунты, в томчисле средней крупности, глинистые, с прослоями супеси и суглинков с дресвой и гравием,средней плотности.Фундаментом здания клуба является сплошная железобетонная плита 24,0 х 36,0 мтолщиной 1400 мм.

Фундаментом высотного здания является сплошная железобетонная плита25,0 х 31,0 м толщиной 2200 мм.В связи с тем, что сверхнормативные деформации между зданиями не допускались, былопредусмотрено предварительное закрепление грунта в виде грунтоцементных массивов на всютолщину слоя водонасыщенных песков в зоне размещения колонн каркаса здания с передачейнагрузки на полутвердые суглинки.Для усиления несвязных грунтов основания фундаментной плиты предусматривалась ихпропиточная цементация суспензией микроцемента (смесь КН-1), в котором частиц размером неболее 6 мкм содержится не менее 95%.

Водоцементное отношение пропиточной суспензииназначалось равным 4.Максимальный расход суспензии на 1 м.п. скважины назначался равным 500 л, или 116 кгв пересчете на сухой микроцемент.Максимальное давление нагнетания суспензии составляло 0,8 МПа. Непосредственноперед пропиточной цементацией предусмотрена обработка грунта специальным раствором погоризонтам 0,33 м (объем 50 л в горизонт) для удаления из грунтов органических примесей иускорения схватывания и твердения суспензии в массиве грунта.В качестве мероприятия по подъему уровня фундаментных плит здания клуба иадминистративного здания проектом было предусмотрено компенсационное нагнетание сприменением манжетной технологии и бентонитовых смесей (смесь КН-2).Компенсационное нагнетание осуществлялось в объеме грунта между сформированнымигрунтоцементнымимассивамиифундаментнойплитой.Величинадавленияприкомпенсационном нагнетании назначалась по результатам геодезического мониторинга иобеспечивала пространственную геометрическую неизменяемость конструкций здания.26На рисунке 1.2.16 показана схема расположения в плане цементационных иинъекционных скважин в здании клуба, на рисунке 1.2.17 – разрез здания клуба.Рисунок 1.2.16.

Схема расположения цементационных и инъекционных скважин вздании клубаРисунок 1.2.17. Разрез здания клубаНа рисунке 1.2.18 показано расположение вертикальных манжетных колонн привыполнении работ по компенсационному нагнетанию.27Рисунок 1.2.18. Работы по компенсационному нагнетаниюНа рисунке 1.2.19 показано изменение положения фундаментной плиты здания клуба вовременипомерепроведениякомпенсационногонагнетания.Рисунок 1.2.19.

Изменение положения фундаментной плиты здания клуба28Таким образом, используя технологию компенсационного нагнетания с помощьюуплотняющей инъекции, российской компанией были выполнены работы по подъему двухсооружений, имеющих размеры фундаментной плиты 36х24 м.1.3Обзорприменениятехнологиивнешнегоармированиякомпозитнымиматериалами для усиления железобетонных конструкцийСущность метода систем внешнего армирования состоит в устройстве бандажей наповерхности железобетонных конструкций. Бандажи выполняются с помощью холстов илиламелей, наклеиваемых на поверхность железобетона. При этом возможно как восстановитьпрочность и жесткость железобетонных конструкций, так и выполнить усиление конструктивныхэлементов для восприятия дополнительных нагрузок.Сведения о применении СВА в гидротехническом строительствеВ практике отечественного и зарубежного гидротехнического строительства имеютсяслучаи, когда потребовалось усиление железобетонных конструкций ГТС [26, 62, 70, 118].Усиление конструкций здания Баксанской ГЭСГЭС на реке Баксан (рисунок 1.3.1) в Баксанском районе Кабардино-Балкарии, вселе Атажукино является типичной деривационной гидроэлектростанцией с безнапорнойподводящей деривацией, выполненной в виде каналов и тоннелей.