Гаврилов А.Н. – Старший научный сотрудник кафедры «Испытания сооружений»
Московского государственного строительного университета,
кандидат технических наук
Грязнова Е.М. – Старший научный сотрудник кафедры «Испытания сооружений»
Московского государственного строительного университета,
кандидат технических наук
Старков Р.Р. – Инженер кафедры «Испытания сооружений»
Московского государственного строительного университета
Строительство и реконструкция объектов в таких крупных городах, как Москва, особенно в исторических центрах, где ограничены этажность и площадь застройки, в последние годы идут с освоением подземного пространства.
Отработка грунта и возведение подземных и надфундаментных конструкций оказывают влияние на целостную систему взаимодействия окружающих строений и геологической среды пятна строительства.
Большая часть существующих строений в центре города является памятниками архитектуры и истории. Высокая плотность существующей застройки территории, здания и сооружения которой продолжают эксплуатироваться, и значительное развитие подземных сооружений и коммуникаций в совокупности со сложными инженерно-геологическими условиями обусловливают необходимость серьезного и комплексного подхода при решении поставленных задач строительства. Однако, выполнение геотехнического мониторинга такими традиционными методами, как проходка инженерно-геологических выработок, скважин и шурфов, установка глубинных марок и другие мероприятия, в условиях тесной городской застройки затруднено.
Для безопасного ведения строительных работ и получения информации о возможных изменениях инженерно-геологических условий площадки в процессе возведения и состоянии конструкций зданий, попадающих в зону влияния нового строительства, наиболее целесообразно применение таких методов обследования, которые могут работать и давать достоверную информацию, не нарушая процесс эксплуатации здания или ведения строительных работ.
Такими методами являются геофизические методы обследования [1].
В качестве примера рассмотрим два объекта строительства, расположенные в историческом центре Москвы в условиях плотной городской застройки.
На участке строительства по адресу: г. Москва, Большой Козихинский переулок, дом 16, стр. 1-2 находится котлован, расположенный в непосредственной близости от ранее построенных домов.
До начала работ НИИОСП были выполнены инженерно-геологические изыскания, которые позволили получить информацию о литологическом строении площадки, физико-механических свойствах грунтов основания и гидрогеологических условиях (рис. 1).
Задача исследований заключалась в изучении строения и свойств грунтового массива в непосредственной близости от котлована и в некотором удалении от него, а также в оценке влияния этого котлована на свойства грунтов с течением времени. Кроме того, стояла задача определить уровень грунтовых вод на момент проведения исследований. Поставленные задачи решались методом электроконтактного динамического зондирования (ЭДЗ) в два этапа с интервалом в полгода (рис. 2). В основном зондирование проводилось с поверхности земли и со дна котлована.
Рис. 1. Инженерно-геологический разрез по линии 1-1. Масштабы: горизонтальный 1:200, вертикальный 1:100
Рис. 2. Схема расположения точек электроконтактного динамического зондирования (ЭДЗ) грунтов. Масштаб 1:200
По результатам исследований было установлено, что уровень грунтовых вод повысился на 1,2-1,5 м по сравнению с первоначальным (рис. 3,а,б).
В целом геологическая ситуация к моменту проведения второго этапа работ не изменилась. Однако отмечены изменения свойств грунтов и в отдельных случаях их состояния.
Рис. 3, а. Результаты электродинамического зондирования на первом и втором этапах исследований
Рис. 3, б. Результаты электродинамического зондирования на первом и втором этапах исследований
Так, по сравнению с первым этапом работ произошли следующие изменения: в верхней части разреза консистенция суглинков изменилась с тугопластичной на мягкопластичную; аллювиальные пески средней крупности средней плотности стали рыхлыми; флювиогляциальные мелкие плотные пески перешли в категорию песков средней плотности.
Расчетные значения физико-механических характеристик некоторых грунтов верхней части разреза – тугопластичных суглинков и песков средней крупности – ухудшились: значение модуля деформации уменьшилось с 19 до 14 МПа и с 20 до 9 МПа, соответственно в 1,35 и 2,2 раза. Для остальных инженерно-геологических элементов расчетные значения физико-механических характеристик практически не изменились (в пределах точности определения). Результаты показаны в табл.1.
Из изложенного выше видно, что строительные работы по проходке котлована оказывают воздействие как на физико-механические свойства грунтов, так и на гидрогеологический режим площадки строительства.
Другим примером может служить строительная площадка здания ЦВУМ «Военторг».
Площадка строительства расположена в самом центре г.Москвы на ул. Воздвиженка в непосредственной близости от существующей исторической застройки и метрополитена. При проведении изысканий площадка была застроена. Поэтому скважины и статическое зондирование приходилось делать не там, где нужно, а там, где можно (рис.4). В этой связи, в дополнение к инженерно-геологическим изысканиям были проведены геофизические исследования, которые позволили не только уточнить инженерно-геологическое строение площадки (рис.5), но и выявить ряд его особенностей. В частности было установлено значительное количество зон разуплотненных песков на разных глубинах, обусловленных развитием в них суффозионных процессов, а также ряд неоднородностей, которые были классифицированы как отдельные валуны или захороненные фундаменты. Указанная задача решалась сейсмическим профилированием – методом отраженных волн по методике общей глубинной точки (МОВ ОГТ). Более подробно об этом методе см. [1].
Рис. 4. План участка с указанием линий сейсмических профилей и расположения разведочных выработок
Наличие зон разуплотненных рыхлых песков в общем песчаном массиве, который сложен песками различной крупности, средней плотности, было подтверждено заверочным бурением и статическим зондированием, а наличие валунных включений подтвердилось при ведении строительных работ.
Также этот метод был применен для определения карстово-суффозионной опасности площадки строительства. Он позволил выявить, что обследованный участок является опасным для строительства с точки зрения развития карстово-суффозионных процессов, так как содержит значительное количество локальных образований карстово-суффозионного характера (рис.6).
Рис. 5. Инженерно-геологический разрез по линии IV-IV
Рис.6. Сейсмогеологический разрез вдоль профиля №3 по данным сейсморазведки МОВ ОГТ (кратность суммирования 6-12)
По результатам интерактивного мониторинга корректировалась проектная документация, касающаяся как методов, так и сроков ведения строительных работ.
Заключение
В заключение можно сделать вывод о том, что экспресс-методы можно применять при ведении строительных работ в условиях плотной городской застройки с освоением подземного пространства, поскольку они позволяют решать широкий круг поставленных задач для безопасного ведения работ и оперативности получения информации без нарушения цикла строительства и эксплуатации зданий.
Особенно эффективно показывает себя сочетание указанных выше методов с традиционными изысканиями.
Библиографический список
- Аникин О.П., Гаврилов А.Н., Грязнова Е.М. Применение геофизических методов при обследовании зданий и сооружений в условиях плотной городской застройки // Современные методы инженерных изысканий в строительстве. – М.: МГСУ, 2001. – С.41-50.
- Рекомендации по обследованию и мониторингу технического состояния эксплуатируемых зданий, расположенных вблизи нового строительства или реконструкции. – М.: Москомархитектура, 1998. – С.89.