Крепление бортов котлованов

Еремин В. Я., к.т.н., технический директор фирмы «ООО МПО РИТА»

КРЕПЛЕНИЕ БОРТОВ ГЛУБОКИХ КОТЛОВАНОВ

  С древних времен люди осваивают подземное пространство. Известно о тоннелях, построенных для канализования и водоснабжения Рима, Афин и многих других древних городов. Первый транспортный тоннель, информация о котором дошла до наших дней, был построен около 4500 лет назад под рекой Ефрат шириной в этом месте более 150 метров. Тоннель строили открытым способом, и возможно впервые на его строительстве выполнялось крепление бортов котлована.

  Прошли тысячелетия, в городах стало не хватать места и люди стали интенсивнее осваивать подземное пространство. В настоящее время особенно остро встал вопрос с парковками автомобилей особенно в центре городов. Количество автотранспортных средств приближается к числу жителей и автомобили где то нужно парковать. Свободной земли для расширения улиц и устройства открытых парковок нет.

  Путей два: или вверх, или вниз.         

   Строить вверх дешевле, но в городах с исторической застройкой  строить парковки над землей почти не возможно не нарушая облик города.

  Остается вниз, что дороже и сложнее.

  30 лет назад глубина котлованов в городском строительстве в России не превышала 3-4 метров. Отдельные случаи устройства глубоких котлованов для строительства уникальных объектов (электростанций, защитных сооружений, станций метро и единственной подземной автостоянки в Москве у ВДНХ), оставались практически не известными для большинства проектировщиков.

  В настоящее время устройство котлованов глубиной 15 м в Москве стало рядовым явлением, глубокие котлованы стали характерной строительной необходимостью и в других крупных городах России.

  Однако строительство глубоких котлованов весьма сложное искусство. Аварии при строительстве котлованов достаточно частое явление. В 2007 прорвало грунтовыми водами стену в грунте при устройстве котлована в Дубае. На Ленинградском шоссе вл. 39, в Москве в 2007 г. грунтовые воды прорвались сквозь стену в грунте, при строительстве котлована, методом сверху вниз (up-daun) под защитой перекрытия. Подобная ситуация случилась на Трубной площади и т.д.  

Состояние котлована в Дубае перед обрушением стены в грунте и в момент обрушения (фотографии взяты из Интернета).  

Обрушение котлована в Загребе 2007 г. (фотография взята из Интернета).  

   Подробно описано и сделан глубокий анализ большого числа аварийных ситуаций в статье И.В. Колыбина [1].

  Анализ аварий позволяет в будущем учитывать допущенные ошибки и избегать их в дальнейшем. Проанализируем причины аварии произошедшей на одном из наших объектов.

  В 2007 году на Рублевском шоссе, в Москве выполнялось крепление бортов котлована в плотной застройке. На расстоянии 11 и 13 м от бровки котлована, глубиной на этом участке 9…10 м, находились два жилых дома высотой по 16 этажей, на расстоянии 20 м жилой 9 этажный дом и в 7 м находился одноэтажный центральный тепловой пункт. По данным инженерно-геологических изысканий слой насыпных грунтов составлял от 0,3 м в зоне обрушения до 1,2 м со стороны 16-ти этажных домов. Под насыпными грунтами залегали твердые и полутвёрдые суглинки с углом внутреннего трения φ = 17…18º, сцеплением с = 37…46 кПа, влажностью ω = 14…18%. Мощность суглинков достигала 14 м. Ниже залегали супеси мягко пластичной консистенции.

  В мае 2007 года произошло обрушение фрагмента борта котлована на участке длиной 17 м. Проанализируем ошибки явившиеся причиной этой аварии.  

Рублевское шоссе (Москва), борта котлована ограждены сваями из стальных труб и закреплены грунтовыми анкерами. Между котлованом и 16-ти этажными жилыми домами дворовой проезд шириной 6 м и газон (совмещены 2 фотографии автора).

Ошибка первая.

 Данные инженерно-геологических изысканий, выполненных в 2002 году, оказались устаревшими и некачественными. За 5 лет после проведения изысканий с одной стороны проектируемого котлована были выполнены работы по реконструкции инженерных сетей (переложены канализация и теплосеть). Старую теплотрассу не демонтировали, а новую проложили  выше существующей по поверхности земли. Завезли грунт, засыпали новую теплосеть, территорию спланировали и заасфальтировали, сделали детскую площадку. В результате реконструкции инженерных сетей мощность насыпных грунтов превышала 4,5 м, не слежавшихся к моменту начала работ по устройству котлована, а поверхность земли стала на 1,4 м выше, указанной в отчете об инженерно-геологических изысканиях. По участку будущего обрушения была проложена временная автодорога, в соответствии с ПОС, для вывозки грунта из котлована. Кроме того, насыпные грунты сильно замочили водой, поступающей из труб брошенной теплотрассы и со стороны мойки колес, которую неудачно организовали выше по рельефу. Фактический угол внутреннего трения насыпных грунтов не превышал φ = 3…5º, сцепления с = 5…8 кПа, влажность превышала 45%. Вместо твердых суглинков с показателем текучести JL ≤ 0,1 оказались насыпные суглинки с мощными прослоями текучих супесей с JL > 1.

  Сравнительный анализ расчетов устойчивости борта котлована, выполненных с использованием программы Wool-III показал, при характеристике грунтов по данным первичного отчета об инженерно-геологических изысканиях устойчивости борта котлована обеспечивалась с коэффициентом надежности 1,31, а при фактических грунтах устойчивость борта котлована на анализируемом участке не обеспечивалась, коэффициент надежности менее 0,8.

Ошибка вторая.

  До начала работ по бурению скважин и установке труб для крепления бортов котлована не была проверена абсолютная отметка поверхности земли. Фактическая отметка поверхности земли в районе обрушения оказалась на 1,4 м выше учтённой в проекте, соответственно увеличилась глубина котлована на участке обрушения.

Ошибка третья.

  В процессе бурения не сопоставляли вид выбуриваемого грунта с видом, учтённым в проекте. В журнале не зафиксировано несоответствие грунтов данным проекта.

Ошибка четвертая.

Трубы устанавливали проектной длины, поэтому с учетом повышения отметки поверхности земли, нижние концы труб, оказались погруженными на глубину меньше расчётной.

Ошибка пятая.

 При разработке грунта первого и второго ярусов котлована не обратили внимания технадзора заказчика и авторов проекта на то, что, на участке, где в дальнейшем произошло обрушение, вскрываются мощные прослои текучих супесей, твердые суглинки, залегающие в остальных участках котлована и указанные в проекте в данном сечении, отсутствуют. Текучие супеси выдавливались в котлован между трубами сразу за проходом ковша экскаватора.

Ошибка шестая.

 Забирку на участке обрушения не делали, так как там было грязно, ноги рабочих увязали в жиже.

Ошибка седьмая.

  Продолжили разработку грунта на всю глубину яруса, после вскрытия текучих супесей, вместо разработки грунта небольшими захватками, чтобы успевать делать забирку.

Ошибка восьмая.

  При разработке грунта первого яруса в котловане не обратили внимания на то, что трубы крепления котлована возвышаются над поясом анкерного крепления почти на 4 м, а не на 2,5 м как по проекту.

Ошибка девятая.

  В углах поворота котлована не были установлены раскосы в верхнем поясе, предусмотренные проектом, а грунт уже разработали для установки второго яруса анкеров. Вместо того, чтобы засыпать котлован и установить раскосы, их стали устанавливать, когда нагрузка на крепь достигла предельных величин. В зоне электросварки образовался пластический шарнир, металл пояса начал деформироваться, но это осталось не замеченным.

  Развитие обрушения началось с потери устойчивости пояса в узле его сопряжения с раскосом, приваренного к перегруженному поясу.  Расчётная нагрузка на анкер 34 т была превышена, достигла предела несущей способности стальной тяги диаметром 26,5 мм из стали St 950/1050, поставленной из Германии. При испытании этих образцов в лаборатории разрушение происходило при нагрузке 61…62 тс. Анкерная тяга лопнула на глубине около 4 м от борта котлована, корень анкера остался в работоспособном состоянии и был использован при восстановлении крепления путем удлинения оторвавшейся части тяги через муфту. При повторном включении восстановленного анкера в работу провели его контрольные испытания натяжением до нагрузки 52 т. На фотографиях показан вид котлована в момент обрушения.

   Вид обрушившегося борта котлована, глубина котлована со стороны мойки до уровня анкеров верхнего яруса 4 м.     

   Вид обрушившегося борта котлована, мойка справа, глубина котлована с левой стороны до уровня анкеров верхнего яруса менее 2,5 м, с правой стороны со стороны мойки 4 м.  

Вид борта котлована после выполнения восстановительных работ. В верху установлен дополнительный ряд анкеров, удерживающих ряд дополнительно установленных труб. Проектный верхний ряд анкеров стал вторым сверху, распределительный пояс вынесли к дополнительному ряду труб и закрепили на старых и дополнительно установленных анкерах. Внизу виден третий ярус анкеров, это второй проектный ярус удерживает остатки сломавшихся труб ограждения котлована.  

  Благодаря совместным действиям Заказчика, генерального подрядчика и ООО «МПО РИТА» авария была устранена. Что мешало оперативному устранению аварии?

  1. Отсутствие в проекте плана аварийных мероприятий, предусматривающего, действие мастера, прораба, находящихся, как правило, на площадке в момент аварии, и перечень дальнейших действий по ликвидации аварии.
  2. Бесполезность созданных комиссий. Как отмечал Х.Брандль [2]: нужно не комиссии организовывать, а находить людей, способных принимать решения и брать на себя ответственность.
  3. Полнейшая некомпетентность большинства членов этих комиссий, основные задачи которых заключались в следующем:

— не принимать никаких ответственных решений, кроме запрещения всех работ, создавая при этом видимость ответственного человека;

— не подписывать никаких документов, чтобы не дай бог, взять какую-либо ответственность на себя;

— сознательно затягивать решение любых вопросов, даже с очевидным решением, путём выдачи поручений, требований проведения бесчисленных, экспертиз, расчётов, их проверок и т.п.

  Авария была устранена не благодаря, а вопреки их “работе” комиссий.

 

Последовательность действий по ликвидации аварийной ситуации.

  1. Сразу после обрушения (обрушение случилось в 7 часов утра, в 8 часов на работу пришли машинисты экскаваторов, которые уже через 10 минут приступили к работе) создали прижимную призму в зоне обрушения до уровня дна первого яруса разработки котлована, уменьшив нагрузку на границе обрушения.

2. У крайних анкеров, выдержавших «испытание» отрезали распределительный пояс со стороны обрушившегося участка.

3.Установили по периметру контура обрушения дополнительный ряд свай из труб диаметром 273х8 длиной до проектной отметки.

4. Установили дополнительный ярус анкерного крепления в уровне на 1,4 м ниже фактической дневной поверхности.

5. После натяжения и испытания анкеров дополнительного ряда, разработали грунт, до уровня установки анкеров верхнего проектного яруса, одновременно выполняя забирку из досок.

6. Выполнили второй ярус анкерного крепления в уровне проектного.

7. После натяжения и испытания анкеров второго ряда, небольшими захватками разработали грунт, до уровня сохранившихся в грунте труб проектного крепления, одновременно выполняя забирку из досок.

8. Разработку грунта приходилось останавливать несколько раз, так как устройство забирки отставало от разработки грунта.

9. При разработке грунта срезали повреждённые трубы проектного крепления. Трубы оказались сломанными примерно на 1,2…1,4 м глубже промежуточного дна котлована, откопанного для установки анкеров нижнего проектного ряда анкеров.

10. После откопки неповреждённых труб проектного крепления, установили нижний ярус грунтовых анкеров. Здесь была допущена грубая ошибка, чуть не стоившая повторения обрушения, а именно: для установки анкеров была отрыта траншея, углубляющаяся к центру зоны обрушения. После установки анкеров монтаж распределительного пояса начали с наиболее высокой точки, а не с нижней в приямке глубиной 1 м. Через сутки пошёл сильный дождь, продолжавшийся с короткими перерывами более двух суток. Нижний участок, где не смонтировали пояс, залило текучей глиной. Добраться до пояса стало невозможно. Откос с углом 15…20° к горизонту, между новым рядом крепления и проектным, ниже новой забирки, оплывал в котлован, угрожая развитию еще большего обрушения.

  На этом откосе раскатали металлическую сетку, закрепив её к забирке гвоздями, нанесли слой набрызгбетона толщиной 3…5 см с добавкой ускорителя твердения. Оперативные действия не допустили развития повторного обрушения.           

  Почему столько внимания уделено случившейся аварии?

  Только для того, чтобы развеять ложные представления о простоте проектирования и устройства глубоких котлованов. Каждый котлован, глубиной более 5…6 м индивидуальное, в своем роде, сооружение.  

  При проектировании котлованов необходимо обращать внимание на самые, на первый взгляд не существенные, детали и мелочи.

 

Виды крепления бортов котлованов

  Для крепления бортов котлованов применяют дискретно расположенные забивные и буровые сваи, стену в грунте, шпунтовые стенки различных конструкций, струйную цементацию, нагели, армирование грунта, набрызгбетонные стены и т.д.

  Наиболее распространено крепление бортов котлованов дискретно размещаемыми сваями. Обычно в качестве свай используют — трубы повторного применения и новые двутавровые балки (называемые, некорректно, шпунтами).

  Что лучше балки или трубы?

  Конечно трубы, хотя металлоемкость труб выше. Балка при ее погружении в скважину разворачивается вокруг её продольной оси, так как на стенках скважины остаются спиральные следы от долота, которые при погружении балки способствуют ее развороту. Момент сопротивления W и момент инерции J у балки в разных осях отличаются в 8…10 раз.  В расчетах предусмотрены одни значения W и J, а после установки балки в скважину за счет ее разворота реальные W и J в плоскости перпендикулярной бровки котлована могут оказаться в несколько раз меньшими. Последствия могут быть печальными.

  У трубы, как её ни крути вдоль продольной оси, W и J одинаковые. Если применять трубы повторного использования (старогодние трубы), то по стоимости, крепление бортов котлована будет немного дешевле, чем с новыми балками (старых балок не бывает). Для «спокойного сна» – конструктора в проекте увеличивают толщину  стенки старогодних труб на 1-2 мм и обязательно делается запись о необходимости освидетельствования старогодних труб специалистами строительной лаборатории и технического надзора заказчика с оформлением акта приёмки.

  Забирка между стальными сваями выполняется досками, реже металлическими листами. Доски устанавливают вертикально или горизонтально. В разделе «Общие данные» или в любом другом месте, должна быть сделана запись: «При вскрытии неустойчивых грунтов, разработку грунта в котловане выполнять захватками минимального размера, исключающими вывалы грунта из борта котлована, забирку выполнять параллельно с разработкой грунта. При необходимости перейти на устройство опережающей забирки.»

  Если котлован в песках, то следует отдавать предпочтение горизонтальному размещению досок и указывать требования к плотности забирки. Песок, высыхая, может высыпаться в котлован через неплотности в забирке и через щели между вертикально расположенными досками. Песок за неплотной забиркой разуплотняется и давление на крепь возрастает.

  Консольное крепление бортов котлованов при однорядном расположении труб эффективно до глубины 3 метра, при расположении в 2 ряда до 5…6 м.  При большей глубине котлована экономичнее использовать для раскрепления труб распорки, подкосы, раскосы, грунтовые анкера или растяжки.

   Надо ли извлекать ограждающие конструкции (трубы, балки), как того часто требует экспертиза.

  Не надо! .

  Для защемления нижних концов труб в грунте их заглубляют ниже дна котлована (фундаментной плиты) на 4-7 метров.  Если, после устройства подземной части здания и засыпки пазух, вытащить трубы, то грунт в зоне установки труб разуплотнится. Разуплотнение грунта ниже фундаментной плиты  вызовет неравномерную осадку фундаментной плиты вдоль бортов котлована, где вытащили трубы.

   Если фундаментная плита на сваях…, да и то, лучше трубы ограждения котлована не выдёргивать, так как сваи в крайних рядах, вдоль борта котловану будут иметь меньшую несущую способность по грунту. Кроме того, отмостки, дорожки и т.п. элементы благоустройства будут «трещать» и проседать долгие годы. Учитывая негативные последствия, трубы лучше не извлекать. Полости скважин, при устройстве ограждения котлована, заполнить пластичной бетонной смесью или цементным раствором, по крайней мере, до уровня верха фундаментной плиты. Полость труб выше плиты можно засыпать выбуренным грунтом или песком.

  Как реагировать на требования экспертизы по извлечению труб? Предложить эксперту взять на себя ответственность за деформацию фундаментной плиты.

  Реакция эксперта нами проверена на практике: «Действительно, чего их вытаскивать».

  Аргументы против извлечения двутавровых балок.

  Если стены сооружения бетонируются в распор с бортами котлована, то трубы и балки вытащить невозможно по определению. .

  Если между бортом котлована и наружной стеной подземной части здания предусмотрен зазор, то теоретически двутавровые балки в ограждении котлована можно вытащить. До извлечения балок необходимо срезать крепления распределительных поясов, приваренных к каждой балке. При этом, не исключена потеря устойчивости металлической сваи в зоне температурного воздействия при работе кислородными резаками. Таким образом, должны быть демонтированы все элементы крепления, приваренные к стальным сваям на всех ярусах. Пазухи должны быть засыпаны с тщательным уплотнением. Где в России Вы видели уплотнение грунта при обратной засыпке пазух котлована. Все операции по демонтажу должны проводиться в стесненных условиях между стеной подземной части здания и разбираемым креплением, перекрепляя балки ограждения котлована в стену подземной части возводимого здания. Если грунт вместе с балками «пойдет», то рабочий не успеет выскочить из этой «мышеловки».  Самое главное, при попытке вытащить балки не исключено повреждение гидроизоляции стен подземной части здания.

  Крепление распорками, раскосами и подкосами.

  Сложилось ложное представление о высокой надежности крепления котлованов с распорками. Однако в Российских проектах не предусматривается предварительного обжатия распорных конструкций в грунт, как в проектах за рубежом. У «них» в каждой распорке установлен винтовой домкрат, которым создают предварительное обжатие конструкций крепления бортов котлована после установки распорок.

  Примеров аварий с распорными системами больше чем с анкерами: ул. Ивана Франко – 10,  Измайловский б-р, д. 46/30, в Дубаи (см. первое и второе фото) и др.

  В котловане глубиной 18-24 м на ул. Ивана Франко – 10, давлением грунта сдавило трубы диаметром 720 мм (см. фото приложенное ниже). Не делайте подобных «рогаток», упирая две подкосные трубы в центральную трубу без усиления узла сопряжения труб.

Даже такой «лес» труб-раскосов не гарантирует отсутствия деформаций, о чём свидетельствует развитие трещин в грунте за стеной в грунте (см. фото выше).

  Наличие распорно-подкосно-раскосной системы резко увеличивается трудоёмкость разработки грунта в котловане, возникает необходимость устройства в фундаментной плите дополнительных рабочих швов, окон в стенах и перекрытиях для пропуска подкосов. Требует решения проблем с гидроизоляцией в зоне прохода распорок, подкосов и раскосов. На приведенной фотографии видно крепление ограждения котлована подкосами (слева) и грунтовыми анкерами (справа).  

 Некоторые убеждены, что подкосы дешевле анкерного крепления, но не учитывают удорожания при разработке грунта под распорками, раскосами и подкосами.  Плита основания бетонируется в несколько приемов (захваток) с устройством дополнительных рабочих швов, в стене и в перекрытии нужно оставлять «окна» для пропуска подкосов, решать проблемы устройства гидроизоляции после замоноличивания этих «окон». Оцените, что теперь дешевле анкера или подкосы.

А если в котловане необходимо сделать свайное поле, как на фотографии справа, то сваи приходится выполнять с отметки промежуточного котлована до устройства распорной системы. Затраты на холостое бурение и дополнитель-ный бетон увеличивают на 20%  стоимость свайного поля.

Не просто изготовить тысячи свай при наличии в проекте распорной системы. Но мнение заказчика – закон. Вот сделали 992 буронабивные сваи-РИТ в потай.  

   Нецелесообразно совмещать растяжки и грунтовые анкеры, с целью удешевления. На фото слева приведён пример установки растяжек в верхнем ярусе крепления котлована по адресу Сельскохозяйственная ул. – 16.  На фотографии хорошо видно, что растяжки бесполезны, т.к., подготовленные к засыпке грунтом растяжки не имеют никакого натяжения. Одна из растяжек огибает дренажный колодец, другие растяжки при засыпке грунтом прогибаются. Такие растяжки включаются в работу, когда ограждения котлована достигнут аварийных перемещений. Аварии не случилось только благодаря высокой надёжности анкерного крепления, расположенного ниже яруса, на которые пришлась вся нагрузка бокового давления грунта.

 

  Анкерное крепление бортов котлованов.

   Существует достаточно много вариантов конструктивного исполнения грунтовых анкеров. В России наибольшее распространение получили инъекционные анкеры, изготавливаемые, как у нас часто говорят по технологии Бауэра, т.к. первые анкеры действительно изготавливали, копируя технологию фирмы Бауэр.

  В настоящее время у каждой фирмы, занимающейся изготовлением анкеров, применяется своя разновидность технологии, принципиально мало, чем отличающейся от технологии фирмы Бауэр.

   Все грунтовые инъекционные анкера, используемые для крепления котлованов, после установки анкерной тяги и замоноличивания скважины опрессовывают статическим давлением от нескольких до десятков МПа. Опрессовка может осуществляться один. Два, три и более раз. Первая опрессовка осуществляется обычно через сутки, последующие через расчётные промежутки времени.  

   Москва, пересечение Беговой ул. и Ленинградского проспекта. Устройство анкеров для расширения тоннеля под Ленинградским проспектом. Бурение скважин для анкеров.  

  В Москве широкое распространение получили грунтовые анкеры-РИТ. В 2007 году было установлено более 3000 таких анкеров. В 2008 году, несмотря на кризис, количество устанавливаемых анкеров превысило 4000.

  Образование скважины, заполнение ее цементным раствором, установка анкерной тяги, технологический перерыв для набора прочности цементным камнем, испытание, натяжение и установка на блокировочную нагрузку при изготовлении инъекционных анкеров и анкеров-РИТ практически совпадают.

  Принципиальное отличие анкера-РИТ от других типов грунтовых анкеров заключается в способе опрессовки грунта в корне анкера. В инъекционных анкерах опрессовку производят статическим давлением через заранее установленные нагнетательные трубки (1; 2 и даже больше). Опрессовку производят через некоторое время после установки анкера, когда раствор в скважине уже схватился и набрал минимальную прочность достаточную для создания преграды прорыву цементного раствора вдоль скважины. Операция  опрессовки может повторяться несколько раз (по числу установленных нагнетательных трубок) для увеличения несущей способности корня анкера.

На фото зафиксированы уширения корня анкера в результате обработки по разрядно-импульсной технологии. При откопке экскава-тором некоторые уши-рения были поврежде-ны. Благодаря таким выступам несущая способность анкера по грунту приближается к несущей способности по материалу. 

  В анкере-РИТ опрессовка производится за счет осуществления серии электровзрывов – электрических разрядов импульсов тока (РИТ) высокого напряжения в цементном растворе до установки анкерной тяги. Таким образом, после РИТ обработки и установки анкерной тяги про анкер можно забыть до момента натяжения и испытаний.

   Распространяются слухи о баснословном динамическом воздействии на окружающую застройку при производстве электровзрывов. Немецкие коллеги, проведя обширные исследования, разрядно-импульсную технологию уплотнения грунта электровзрывами, назвали – щадящей.  

Немецкие коллеги установили сейсмодатчики на фундаменте и перекрытии над последним этажом, фиксировали амплитуды скоростей перемещения конструкций (велосиграммы).  Приведены несколько страницы из отчёта (объёмом 162 страницы): «Сейсмические измерения при устройстве свай-РИТ для объекта по адресу Мюнхебергер штрассе 6/7, в Штраусберге.  В выводах экспертного заключения сказано: В результате замера колебаний установлено, что при устройстве свай с использование импульсно-разрядного метода создаются колебания, при которых не возникает никакой опасности повреждения строительных объектов и никаких вибрационных нагрузок на людей, что соответствует требованиям DIN 4150-2.      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В результате под существующим зданием, находящимся в аварийном состоянии были изготовлены сваи-РИТ, а здание не получило ни каких повреждений. На фото внизу зафиксировано проведение испытания свай-РИТ статической вдавливающей нагрузкой на фоне аварийного здания. 

 

  В России, же всё наоборот.

  Вот пример устройства анкерного крепления котлована в Москве на 10-й Парковой ул., вл. 20. В процессе мониторинга за состоянием здания от воздействия работ по установке труб крепления бортов котлована (до начала устройства анкеров под жилым домом), зафиксировали осадки дома от 0,1 до 0,7 мм. После устройства анкеров зафиксировали подъем контрольных марок на  +0,4…+0,6 мм. Для справки, ГОСТ 24846-81  Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений (п. 1.6, таблицы 1 и 2), допускает погрешность измерений для первого класса точности = 1 мм. Деформации фундаментов охраняемого здания оказались в пределах погрешности измерений. За такую ювелирную работу нужно медали давать, а «эксперты» по результатам мониторинга за период с апреля по ноябрь 2006 г. обвинили ПСП «РИТА»  чуть ли не разрушении дома.

  В выводах сказано:  ”…за период наблюдения зафиксировано незначительное приращение дополнительных осадок фундамента на -0,4…-0,6 мм. После устройства анкеров-РИТ деформации стабилизировались, а со стороны откопанного котлована характеризовались изменением полярности приращения дополнительных осадок, т.е. подъёмом фундаментов существующего дома на 0,4…0,6 мм”.

  Заказчик, узнав из отчёта, что ему где-то РИТА поменяла полярность, отказался оплачивать выполненные работы.

  А «эксперты» продолжили свои опусы: ”Основными факторами, оказавшими отрицательное влияние на техническое состояние конструкций здания и условия проживания в нем, явилось динамическое и ударное воздействие в результате производства работ в котловане, а так же принятый способ крепления бортов котлована (анкеры по методике РИТА)”.

   Далее ”…невыполнение рекомендаций по демонтажу анкеров неизбежно приведет к новым дополнительным осадкам фундаментов домов с возможным переводом их в IV категорию состояния — предаварийную”.

  В свете анализа каждого документа на его коррупционную ёмкость, невольно возникает вопрос: Какова цена такого заключения?

  Не стоит призывать к совести тех, у кого её просто нет, лучше привести мнение австрийского геотехника Х. Брандля: «Эксперты, создающие тенденциозные отчеты в интересах своих клиентов, не несут за них юридическую ответственность (до тех пор, пока не будет возбуждено уголовное дело)» [2]. (К стати статья  [2] Х. Брандля весьма интересна, рекомендую прочесть.)

  За счет высокой несущей способности анкеров-РИТ сокращается их количество, а значит и время крепления котлована. Максимальная испытательная нагрузка, прикладываемая к анкеру-РИТ, составляла 350 т при испытании анкера в Бременхафене (ФРГ).

  В качестве анкерной тяги может применяться:

— арматурная сталь со специальным винтовым профилем, к сожалению, российские заводы отказываются её катать;

— обычная сталь, в случаях, когда не требуется создавать предварительное натяжение; — специальные канаты К-7 или К-19, ранее выпускаемые Волгоградским металлургическим заводом в комплекте с цанговыми зажимами;

— канаты, изготавливаемые подрядными организациями из проволоки В-II или Вр-II, в подсобных мастерских.

  Можно ли устанавливать анкеры под существующие здания?  Конечно можно, если эти анкеры делают профессионалы, во всём мире это делают. Попытка запретить установку грунтовых анкеров под здания, это такой же приём недобросовестной конкуренции, как и описанный выше.

  Вот ещё один пример недобросовестной конкуренции:

— Постановление № 857-ПП от 27.12.2004 г., подписанное Лужковым Ю.М., где в п. 2.4.9. мэр:

  «…рекомендует не использовать крепления котлованов грунтовыми анкерами без особого обоснования и отдавать предпочтение использованию конструкций «стена в грунте» и технологии производства работ по устройству подземных частей зданий и сооружений методом «сверху вниз».

  Москва — богатая, поэтому котлованы должны устраивать самым дорогим методом: «сверху вниз». Вот коррупционная составляющая постановления № 857-ПП, потому что известен автор, кассирующий деньги при использовании  метода «сверху вниз».

  Право собственности на земельный участок, в сторону которого необходимо установить анкеры, согласно положениям Гражданского Кодекса РФ (ст. 261 п. 2), распространяется на находящийся в границах этого участка поверхностный  (почвенный) слой и водные объекты, находящиеся на нём растения, если иное не установлено законом. Собственник земельного участка вправе (ГК РФ ст. 261 п. 3) использовать по своему усмотрению все, что находится под поверхностью этого участка, если иное не установлено законом о недрах (ЗН РФ) и не нарушает прав других лиц. Собственник участка земли в пределах границ участка (согласно ст. 19 ЗН РФ)  вправе осуществлять добычу общераспространённых полезных ископаемых и строительство подземных сооружений для своих нужд на глубину до 5 м без применения взрывных работ. На любые действия глубже 5 м собственник участка земли и любого здания стоящего на этом участке должен получать соответствующее разрешение, например для Москвы в отделе подземных сооружений (ОПС) Мосгеотреста. Часто в ОПС требуют согласовать с владельцем смежного участка земли временное размещение грунтовых анкеров на чужом земельном участке, т.е., выполнить положения ст. 274 ГК РФ и ст. 23 Земельного кодекса РФ — оформить с собственником участка земли частный срочный сервитут для размещения временных грунтовых анкеров в пределах принадлежащему собственнику участка земли на период выполнения работ в котловане. В этом документе могут быть прописаны ответственность перед собственником сооружений, в основании под которыми будут размещены анкеры на случай повреждения этих сооружений, условия выплаты страховых сумм, сроки действия сервитута и обязательства по приведению участка земли в исходное состояние. Эта вполне обычная для заказчика работа, связанная с проведением всех согласований, например при прокладке, по соседним участкам инженерных коммуникаций с разрытием земли или без разрытия для подключения строящегося объекта и выполнению работ по благоустройству.

  Важно подчеркнуть, что грунтовые анкеры устраиваются без разрытия земли, не в пример устройству инженерных коммуникаций.

  В последние годы ОПС стал требовать применять извлекаемые анкерные тяги. На наш рынок с такими анкерами прорвались корейские фирмы. Пришлось разработать российскую конструкцию анкера с извлекаемой тягой. Изготовили и в присутствии начальника ОПС Мосгеотреста испытали серию опытных анкеров с извлекаемой тягой длиной 18 м. После этого в ОПС согласовывают извлекаемые анкеры без проблем.

  При высоком уровне грунтовых вод в хорошо фильтрующих песках ограждение котлована должно быть водоустойчивым, с заглублением в водоупорные породы. Для крепления стены в грунте в таких случаях в Германии и Франции применяют анкерное крепление. Проблема заключается в том, что после высверливания в железобетонной стене в грунте отверстия для устройства анкера в котлован прорываются напорные грунтовые воды вместе с водонасыщенным песком, даже керн давлением воды выталкивает в котлован. Опасаясь возможности затопить котлован при установке анкеров многие проектировщики не применяют грунтовые анкера, а предусматривают распорные конструкции. Мы изучили опыт устройства подводных анкеров фирмой Штумр (Stump Spezialtiefbau GmbH) Германия. Первый объект, где анкеры устанавливали не просто ниже уровня подземных вод, а под давлением воды 0,7 кг/см2, стала подземная парковка по адресу Ракетный бульвар, вл. 16. Особенно сложно было устанавливать анкера 2-го яруса, где напор воды превышал 0,7 кг/см2.  

Бурение скважины для установки анкера, вода вокруг обсадной трубы поступает в котлован. Несмотря на это удавалось пробурить скважину, закачать в неё цементный раствор, обработать корень анкера электровзрывами, установить анкерную тягу и загерметизировать отверстие в железобетонной стене в грунте.  

Разработка грунта в котловане в три перекидки. Вдали видно система раскосов, справа 2 яруса анкерного крепления котлована. В местах прохода анкеров сквозь стену в грунте, загерметизированных после установки анкеров, не видно подтёков воды.    

Разрядно-импульсная обработка (РИО) корня анкера второго яруса — на ближнем плане, бурение скважины – на дальнем плане, ещё дальше видны раскосы установленные в углу котлована.  

 Установка анкерной тяги диаметром 36 мм из винтовой стали St-1050/950 длиной 18 м в скважину.  

Монтаж подкосов нижнего яруса, распираемых в фундаментную плиту. Слева и справа в углах котлована установлены раскосы, центральные участки котлована в двух ярусах крепили грунтовыми анкерами-РИТ, нагрузка на анкер 2-го яруса 82 тс.

Устройство анкеров второго яруса, монтаж распределительного пояса. Напор воды за стеной в грунте 0,7 кг/см2.

Окончание разработка грунта в котловане. Вдали видно анкерное крепление. В местах прохода анкеров сквозь стену в грунте, загерметизированных после установки анкеров, вода в котлован не поступает (нет следов подтёков воды).

Общий вид котлована глубиной 14 м, в углу установлены раскосы из труб, в центре выполнено анкерное крепление анкерами-РИТ, адрес Ракетный бульвар, вл. 16.     

  К сожалению, строительство становится всё более раздробленным, это вызвано желанием заказчиков (генподрядчиков) наварить побольше, привлекая мелких субподрядчиков, одни устанавливают трубы, другие только анкера, третьи пояса, четвертые забирку, пятые разрабатывают грунт и т. д., иногда доводя такое дробление до абсурда. При производстве работ возникает много несогласованностей, при проектировании это должно обязательно учитываться. Чем опасна «узкая специализация» и стремление побольше «срубить» денег за счёт работы дешёвых субподрядчиков?

Москва, Ленинский проспект, д. 131. Установили анкеры, но не натягивали анкеры, так как распределител-ьная балка была сварена отвратительно плохо и субпод-рядчик не хотел устранять недоделки. Заказчика письменно предупредили, что если натянем анкеры, то за счёт вертикальной составляющей балку срежет в местах её «приварки» к трубам ограждения.  Заказчик заявляет, это не Ваше дело, и даёт указание натянуть анкеры. При испытательной нагрузке срезало почти все косынки, а распределительный пояс «пополз» вниз. Несмотря на это ночью откопали котлован. Последствия видны на фотографиях. Не сложно вычислить, что при сползании анкера на 50 см свободная длина тяги увеличивается на 25 см. Поэтому трубы смещаются в сторону котлована, по поверхности земли образуются трещины. При разработке грунта по оголовку каждого  анкер было воздействие экскаватора, все анкерные тяги из высокопрочной стали, не терпящей крутых загибов, были загнуты, один анкер отломлен. В результате,  тепловая сеть, находящаяся в призме обрушения была повреждена.  уменьшении    

    На фото сломавшиеся балки распределительного пояса. 

   На фото слева и внизу, результат «работы» экскаватора.

  Нельзя экономить на дешёвых субподрядчиках.Исправление последствий их «работы» много кратно превысит полученную «экономию».     В котловане должен быть один хозяин, который отвечает не только «за пуговки», которые пришил крепко, а за весь «костюм», как говорил Райкин, т.е. за устойчивость всего котлована.

    Для восстановления крепления котлована необходимо как можно быстрее пригрузить борт котлована прижимной призмой. На Фото зафиксирован процесс создания прижимной призмы для остановки развития обрушения и уменьшения негативных последствий.        

 

 

 

Примеры реализации проектов крепления котлованов:

 Вид борта котлована глубиной до 15 м, Москва, ул. Архитектора Власова, 2007 г. Применены трубы повторного использования диаметром 325х10 длиной до 20 м, закрепленные грунтовыми анкерам, установленными в 2-3 яруса.

   Москва, ул. Донелайтиса вл. 39, генподрядчик ОАО «ТОРОС», подготовил основание дна котлована для «нормальной» работы по установке анкеров. На фотографии зафиксировано выполнение операции по разрядно-импульсной обработке корня анкера, электрическое напряжение, подаваемое на электроды 10 кВ, а рабочие вынуждены работать по колено в грязи.   

Москва, ул. Вавилова, д.3, 2007год, строительство магазина «Ашан», периметр котлована 860 м, глубиной до 12 м, в бортах котлована песчаные разности. Это здание, находящееся в аварийном состоянии, должно быть сохранено. Ось ограждения котлована проходит на расстоянии 1 м от наружной стены этой «развалюхи».    

       Установка анкеров второго яруса. Здание, находящееся в аварийном состоянии,»прикрепили» подкосами к трубам ограждения котлована, чтобы в случае обрушения стены её обломки не упали на головы работающих в котловане.            

Котлован откопан до проектной отметки (-12,0 м), ограждение из труб повторного применения, борта тремя ярусами грунтовых анкеров, аварийное здание осталось стоять.    

Надёжность, заложенная в программе WollIII, позволяет допускать грубые нарушения качества при выполнении работ по креплению котлована. На фотографии видно, как несколько труб скрыты забиркой и не приварены к распределительному поясу, поэтому расчётный пролёт этих труб увеличился в 2 и более раза. При этом крепь выдержала это испытание. Однако при осуществлении авторского надзора следует требовать выполнения узлов и элементов крепления в полном соответствии с проектом.    

      Общий вид одного борта котлована, в призме обрушения находятся цеха бывшего станкостроительного завода. К сожалению станки в России не нужны, нужнее «Ашаны».  Грунтовые анкера установлены под корпуса цехов. Глубина котлована 12 м. В основании строящегося здания «Ашана» оказались рыхлые пески, которые уплотняли тяжелыми виброкатками. 

Цех бывшего инструментального завода, длина 60 м, каркасная конструкция: колонны, покрытие по балкам пролетом 18 м. Три яруса анкеров установлены под здание цеха. На всю глубину в котловане песок. Москва, ул. Вавилова, д. 3.  

 Москва, Ленинский проспект, д.106, 2008 г. Котлован глубиной 14 м, грунтовые анкера установлены в три яруса. Строительная нагрузка на бровке котлована, принятая в расчетах 2,0 т/м2. Башенный кран, установлен в призме обрушения на сваях.  

  Ростов-на-Дону, пересечение ул. Красноармейская и Сиверса.  2008 г. Завершается забивка свай длиной 12 м с дна котлована глубиной до 14 м, закрепленного трубами и грунтовыми анкерами. Особенности: динамическое воздействие, корни верхнего яруса анкеров попали в просадочные грунты 1 типа.  

 Особенности: Маскировочной сеткой закрыт не вынесенный из зоны строительства коллектор, который имел неплотности, протекающие воды замачивали просадочные грунты. Под действием усилий натяжения анкеров (40 тс на анкер) просадочные грунты деформировались, поэтому в зоне замоченных грунтов перемещения анкеров достигли  70…80 мм.                          

Глубина котлована на участке справа достигала 14 м. Просадочные грунты не замачивались, поэтому перемещения анкеров в глубокой части котлована составили  20…30 мм, что не превысило расчетной величины.

  Забивка свай в глубоких котлованах нежелательна, т.к. после снятия пригрузки грунта (14 м с объёмной массой 1,8 т/м3, пригрузка составляла более 25 тс/м2) при  погружении свай грунт легко разуплотняется, несущая способность свай существенно снижается.  Весьма осторожно нужно принимать решения даже о виброуплотнении грнта ниже дна глубокого котлована, т.к. динамическое воздействие ускоряет процесс разуплотнения основания и подъем дна котлована.                   

Ленинский 114, 2008  г. Котлован глубиной до 14 м, в трех метрах от бровки котлована, в призме обрушения находится 5-ти этажный КПД первых лет освоения панельного домостроения, в котором проживают люди. Грунтовые анкера установлены под существующий дом. КПД должен снесён после окончания строительства нового дома и переселения в него жильцов из КПД.            

Строительная площадка в Москве на проспекте Вернадского – 37, подготовленная для работ субподрядчика.  

Москва, ул. Краснопролетарская, д. 2, котлован глубиной 6 м, закреплен трубами повторного применения и грунтовыми анкерами, установленными под существующее здание. Сохраняемое здание каркасное, нагрузка на столбчатые фундаменты 305 т. Ни один маяк, из установленных заказчиком до начала работ на существующих трещинах, не показал развития трещин.  

   Фрагмент борта котлована в плотной застройке, глубина 12 м. Крепление сваями и грунтовыми анкерами 2 яруса, из-за высоких этажей подземной части. Борта сложены песками. Серый цвет бортов котлована, потому что их покрасили цементным молоком, непосредственно по песку. Малейшая деформация в ограждении котлована приводит к разрушению цементной корочки толщиной 1…2 мм. Следы песка на борте котлована результат складирования  разрабатываемого песка то к одному, то к другому борту котлована.                     

Москва, Большой Кисловский пер.- 6.                                                    

  Большой Кисловский пер. — 6.   

  Серый цвет бортов котлована, потому что их покрасили цементным молоком, непосредственно по песку. Малейшая деформация в ограждении котлована приводит к разрушению цементной корочки толщиной 1…2 мм. Большой Кисловский пер. 6.  

 Москва, проспект Маршала Жукова, д. 80. Котлован глубиной 20 м. Для экономии на анкерном креплении предусмотрено 2 яруса анкеров. Нагрузка на анкер 80 т, поэтому в скважину установлено по две анкерных тяги диаметром 26,5 мм каждая, с пределом текучести при нагрузке на один стержень 55 т. Верхняя консольная часть труб превышает 12 м, установлено 2 пояса без анкеров. Для экономии металла в ограждении котлована применены трубы разных диаметров по длине «шпунтины», состыкованные между собой. Не делайте так.  Для уменьшения перемещений ограждения котлована верхний ярус анкеров следует размещать не ниже чем 2,5 м при трубах диаметром 273х8 мм, 3 м при трубах диаметром 325х8 мм, 3,5 м при трубах диаметром 426х10 мм. Применение труб большего диаметра не всегда экономически оправдано.    

Москва, проспект Маршала Жукова, д. 80. Котлован глубиной 19 м. Предусмотрено 3 яруса анкеров. Нагрузка в среднем и нижнем ярусах 80 тс/анкер. На границе призмы обрушения 17 этажный дом, фото сверху и в призме обрушения 2-х этажный дом фото внизу.                    

Нагрузка в среднем и нижнем ярусах 80 т/анкер, поэтому установлено по две анкерных тяги диаметром 26,5 мм из винтовой стали St-1050/950.    

Москва-Сити, 1997 г. Фрагмент котлована, вид на Экспоцентр, общая глубина котлована до 30 м. В марте 1997 г. началось смещение стены в грунте со стороны Экспоцентра в сторону котлована со скоростью 3 мм/сутки. При испытаниях анкеров установленных ведущей европейской фирмы, анкера «поплыли» при нагрузке 14 тс. Не найдя инофирм, способных остановить стену в грунте, от безысходности стали искать российских специалистов. Вот так, было предложено РИТе, остановить стену в грунте. Ведутся работы по установке анкеров-РИТ на верхнем и нижнем промежуточном горизонте. Испытания анкеров нагрузкой 90 тс дали положительный результат.

Некоторые «специалисты» распространяют слухи, что, якобы, анкера-РИТ не понесли, поэтому вынуждены были выкопать разгрузочную канаву. Это передёргивание фактов. Не понесли «импортные» анкеры. Обратите внимание, экскаватор (виден вверху справа на фото) копает там, где не делали анкера. А где анкеры-РИТ сделали, откос залит цементным раствором (на фото хорошо виден серый цвет цемента). Канава, выкопанная по подсказке «специалистов», заполнилась талыми водами, и кроме вреда, ничего не дала, а при установке анкерных тяг — безумно мешала работать. Россия…  

Cлева: устройство подмостей для установки анкеров-РИТ, ширина бермы 2 м, от бермы до дна котлована около 20 м. Справа: бурение скважин для установки анкеров-РИТ.                                      

  Вид на подмости после сползания откоса, что усложняло работы по установке и натяжению анкеров.        

МГУ, строительство нового корпуса, котлован глубиной 8…9 м, крепление: трубы б/у и грунтовые анкера.  

Так лучше не делать. На склоне построен 21 этажный дом на плите, для создания пригрузки в верхней части круглоцилиндрической поверхности скольжения. Котлован уступами, верхний глубиной до 8 м, закреплён трубами и одним ярусом анкеров, нижний 6 м закреплён консольно установленными трубами. В верхнем котловане сваи уже забиты, в нижнем идёт забивка свай. Сваи в верхней части котлована забитые вдоль нижних шпунтов не обеспечат несущую способность. При разработке грунта в нижнем котловане шпунт, не закреплённый анкерами сместился в сторону котлована.  

Сразу после вскрытия локальной зоны залегания текучих супесей при разработки грунта в котловане,  не была выполнена забирка, поэтому часть грунта из борта котлована «вытекла» в котлован. После жестких, ультимативных требований забирку выполнили, но через щели между досок продолжали вытекать в котлован не только вода, но и грунт. До подошвы выше залегающих прочных грунтов образовалась большая полость. Прочные грунты стали оседать.          

  В результате осадки прочного грунта под плитой-днищем демонтированного резервуара образовалась пустота высотой более 0,5 м. Прочные грунты стали давить на тягу расположенного в этом месте  грунтового анкера, создавая в анкерной тяге дополнительное растягивающее усилие.

  Максимальное расчетное усилие в анкерной тяге не должно было превышать 29 т. Однако анкерная тяга лопнула. Значит напряжение в анкерной тяге, из арматурной стали марки St 1050/950, поставленной из Германии, превысило предел ее прочности на растяжение, а усилие превысило 62 т.

  Поверочные расчеты показали, что, в анкерной тяге возникает дополнительная нагрузка, превышающая 35 т, если, на участке длиной около 6 м, анкерная тяга прогнется на 0,5 м, при неподвижных опорах (одна жесткая опора на балке, другая в массиве грунта). После откопки места разрыва анкерной тяги ее восстановили. При этом, оказалось, что для закрепления восстановленной анкерной тяги нужно установить дополнительную балку на 1 м ниже проектного уровня.

  К сожалению, в нормах не предусмотрено выполнение поверочных расчетов анкерных тяг на дополнительные усилия, которые могут возникнуть в случае повисания на анкерной тяге выше расположенного массива грунта.          

На фотографии хорошо видно, на какую величину просел прочный грунт из-за образования под ним полости.                           

 Москва, Ленинский проспект, д. 94. Котлован глубиной 14 м, на «полуострове» стоит КПД периода освоения панельного домостроения. Грунтовые анкера-РИТ размещены под существующим зданием.  

Москва, Ленинский проспект, д. 94. Борт  котлована закреплён грунтовыми анкерами, изготов-ленными по традиционной технологии. Несущая способ-ность этих анкеров мала, поэтому их размещали в каждом пролёте между двутавровыми балками, установленными в ограждение котлована. На этом участке стена подземной части здания бетонируется в распор в забиркой. Отклонения балок ограждения котлована в плане свидетельствует, что бурение скважин выполняли не профессионалы.              

Улица Остоженка – 35, относится к потенциально карстоопасному району Москвы. Инструкция предписывает выявить на поверхности земли следы карстовых провалов. Какие «следы» карстовых провалов можно увидеть в Москве, когда всё закатано в асфальт. Вот пример вскрытия карстовой воронки диаметром около 6 м подсечённой бортом котлована, закрепленным сваями. Вскрытая карстовая воронка заполнена техногенным грунтом и просевшим старым фундаментом. В случае обнаружения такой воронки, строительная площадка переводится из потенциально карстоопасной в карстоопасную. А к такой площадке предъявляются значительно более жесткие требования проектирования.        

Москва, ул. Академика Анохина, д. 26. В котловане глубиной до 15 м идет забивка 4180 свай, борта закреплены грунтовыми анкерами-РИТ. Корни нижнего яруса в разжижаемых супесях – выдержали.                               

  Бурение скважин для установки анкеров нижнего яруса. Расстояние между ярусами более 6 м, поэтому установлены трубы диаметром 530х12 мм, а дешевле применить трубы диаметром 325х9 мм и три яруса анкеров. Экономический эффект более 10 млн. рублей.        

Ленинский проспект, д. 126. котлован глубиной 11 м. Ограждение выполнено из двутавровых балок установленных очень качественно. Подрядчик неизвестен.      

При электрических разрядах происходит воздействие на грунт каких-то физических полей, в результате песок из-за свай-РИТ в ограждении котлована не высыпается. На этом же котловане другой борт напротив был закреплён трубами диаметром 426 мм, грунт из-за труб высыпался, не успевали делать забирку. Котлован глубиной 5 м на ул. Остоженка, вл. 35, Москва.          

Москва, ул. Профсоюзная, вл. 64. Котлован глубиной 12 м, борта закреплены трубами диаметром 325 мм и грунтовыми анкерами. Сваи изготавливают с отметки промежуточного дня котлована, на 1,2 м выше проектного дна, грунт оставлен в качестве пригрузки для уменьшения разуплотнения основания и неравномерного подъёма дна котлована.      

Москва, Рублёвское шоссе, вл. 107. Котлован для строительства комплекса зданий, самый высокий из которых 45 этажей. Установка анкеров-РИТ с извлекаемой анкерной тягой, нагрузка на анкер 80 тс. На дальнем плане видны анкеры верхнего яруса, с канатными тягами, установленные француз-ской фирмой, и анкеры-РИТ нижнего яруса, с извлекаемыми анкерными тягами. Глубина котлована 12 м. По условиям договора буровые станки весом до 75 т должны извлекаться из котлована краном, т.к. грунтового пандуса к тому времени не будет.                  

Устройство свай-РИТ диаметром 320 мм длиной 23,35 м под 45 этажную секцию.   Для подъёма буровых станков из котлована использовали автомобильный кран грузоподъёмностью 500 тс.        

Заодно и проверить надёжность анкерного крепления.                    

Первый буровой станок подняли. Подготовка к подъёму из котлована глубиной 12 м второго бурового станка массой около 75 т, масса неделимой части 48 т.      

Второй пошёл..      

Операция по нетрадиционным испытаниям надёжности грунтовых анкеров прошла успешно.

 

Исследование несущей способности анкера-РИТ по грунту

Исследование несущей способности анкера-РИТ по грунту  

Откопанный корень анкера-РИТ после испытания выдёргивающей нагрузкой 62,5 т, с доведением до разрушения анкерной тяги из арматуры Ат-VI диаметром 25 мм. Извлечённый из грунта корень анкера-РИТ после испытания выдёргивающей разрушающей нагрузкой 62,5 т, анкерная тяга из арматуры Ат-VI диаметром 25 мм.

Супесь в зоне формирования камуфлетного уширения анкера превращается в твёрдый грунт.

Фрагмент корня акера-РИТ в зоне камуфлетного уширения после испытания разрушающей анкерную тягу нагрузкой, в цементном камне появляются трещины.

  Рассчитать устойчивость бортов глубокого котлована вручную, с анкерным креплением в три-четыре яруса практически невозможно.

  Для расчета устойчивости бортов котлованов разработано много программ. Наиболее точные результаты выдаёт программный комплекс Плаксис, однако стоимость его приобретения «кусается», от 12 до 18 тысяч УЕ.

  НИИОСП им. Н.М. Гесеванова разработал достаточно простую и отвечающую требованиям СНиП программу WOLL-3 В своё время мы её купили за 1,5 тысячи УЕ и вот уже более 6 лет используем её при расчётах всех котлованов, которые к нам попадают и для проектирования и для крепления.

  Для правильного использования  WOLL-3 необходим определённый навык и самое главное постоянное сопоставление результатов расчёта с фактическим состоянием дел на объектах.

  Некоторые особенности при пользовании программой WOLL-3.

  Длина свободной части анкера верхнего яруса уменьшается по мере увеличения глубины котлована и числа ярусов анкерного крепления. Мы принимаем длину верхнего анкера из таблицы расчёта анкера нижнего яруса, а нагрузку на верхний анкер из таблицы расчёта верхнего анкера.

  На какой высоте размещать анкера.

  Если закрепляемый борт котлована находится на достаточном расстоянии от стены подземной части здания, например 1,0…1,5 м, то анкерное крепление лучше устанавливать в наиболее оптимальных местах, минимизируя моменты, в конструкциях ограждения котлована.

  Часто в условиях плотной застройки для экономии площадей внешние стены подземной части здания приходится вплотную размещать к ограждению котлована. В этом случае анкера должны размещаться выше перекрытий не менее чем на длину выпусков арматуры стены для обеспечения их анкеровки в бетоне стены выше расположенного этажа. Это расстояние зависит от диаметра арматуры стены и составляет от 500 до 1000 мм.

  Во избежание осложнений при эксплуатации крепления котлована необходимо при проектировании учитывать допускаемые третьей частью СНиП отклонения, особенно которые могут негативно отразиться на прочности и устойчивости бортов котлована.

  В глубоких котлованах, после их разработки, не следует предусматривать забивку и вибропогружение свай. При наличии распорных конструкций это невозможно, так как мешают распорки, а при анкерном креплении при динамических воздействиях могут «поползти» корни анкеров.

 

Пример расчета крепления борта котлована с помощью программы WALL-3

                          *************************
                          *   Программа  WALL-3   *
                          *  версия 3.4+, 06/2001 *
                          *        #  0790        *
                          *************************

       ОБЪЕКТ            Sechenie 5-5                

       Расчет.............................................    поэтапный  
  ***************************************************************************
                              Исходные данные
  ***************************************************************************
       Расчетная схема ...................................    анкерная
     **********************************************************************
     *                   ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ                   *
     **********************************************************************
       Глубины котлована  по этапам  (м)..................      3.00
                                        ..................      7.50
                                        ..................     11.00
                                        ..................     14.00
       Глубины разделов слоев грунта (м)..................      2.40
                                        ..................      4.90
                                        ..................     10.70
                                        ..................     11.60
                                        ..................     13.80
                                        ..................     21.50
                                        ..................    300.00
       Глубина УГВ слева  (м).............................      6.90
                             .............................      6.90
                             .............................      6.90
                             .............................      6.90
       Глубина УГВ справа (м).............................      6.90
                             .............................      7.50
                             .............................     11.00
                             .............................     14.00
       Глубина залегания водоупора (м)....................     12.00
       Тип водоупоpа......................................  относительный
       Угол наклона пластов гpунта (гpад.)................       .00
       Угол наклона стены (гpад.).........................       .00
       Расстояние шпунт - нагрузка GK (м).................      1.00
       Расстояние шпунт - нагрузка QK (м).................       .00
       Ширина нагрузки QK (м).............................       .00
       Глубина пpиложения нагpузки QK (м).................       .00
       Расстояние анкерная плита - нагрузка PK (м)........       .00
     **********************************************************************
     *              ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДПОРНОЙ КОНСТРУКЦИИ                  *
     **********************************************************************
       Тип конструкции.................................... 273x9 shag 0.8m 
       Модуль упругости (кПа).............................    210000000.00
       Момент инерции (м**4)..............................       .0000810
       Угол тpения гpунта по стене
       в долях от угла внутpеннего тpения гpунта..........       .33
     **********************************************************************
     *                ХАРАКТЕРИСТИКИ  АНКЕРНЫХ  КОНСТРУКЦИЙ               *
     **********************************************************************
       Тип анкерных конструкций...........................     инъекц.
                               ...........................     инъекц.
                               ...........................     инъекц.
       Шаг анкерных конструкций (м).......................      1.60
       Глубины установки (м)..............................      2.25
                            ..............................      6.75
                            ..............................     10.35
       Предварительная длина (м)..........................     10.00
                                ..........................     10.00
                                ..........................     10.00
       Жесткость на растяжение (кН)....................... 157750.00
                                   ....................... 157750.00
                                   ....................... 157750.00
       Усилие натяжения (кН)..............................    150.00
                            ..............................    300.00
                            ..............................    420.00
       Углы наклона к горизонту (град.)...................     20.00
                                       ...................     20.00
                                       ...................     20.00
       Длины корня анкеров (м)............................      6.00
                              ............................      6.00
                              ............................      8.00
       Диаметр корня анкеров (м)..........................       .22
       Величина избыточного давления
       при инъецировании (кПа)............................   7500.00
     **********************************************************************
     *                              НАГРУЗКИ                              *
     **********************************************************************
       Распределенная от пригрузки GK (кПа)...............     20.00
       Распределенная от нагрузки QK (кПа)................       .00
       Пригрузка PK за анкерной плитой (кПа)..............       .00
       Активное давление..................................   нормальное
     **********************************************************************
     *                        ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТА                       *
     **********************************************************************
     *   Номер слоя           *    1     *    2     *    3     *    4     *
     **********************************************************************
       Объемный вес грунта        17.30      16.90      19.60      21.30
             (кН/м**3)
       Объемный вес скелета       15.31      14.77      16.12      15.23
             (кН/м**3)
       Сцепление (кПа)            13.00      11.00      17.00      14.00
       Угол внутреннего           21.80      22.80      21.40      33.00
             трения (град.)
       Коэффициент постели      5000.00   15000.00    8280.00    8300.00
             (кН/м**4)
       Коэффициент бокового         .50        .50        .50        .50
             давления грунта
             в покое
     **********************************************************************
     *   Номер слоя           *    5     *    6     *    7     *    8     *
     **********************************************************************
       Объемный вес грунта        16.80      16.90      20.80
             (кН/м**3)
       Объемный вес скелета       12.04      11.87      17.51
             (кН/м**3)
       Сцепление (кПа)            82.00     105.00        .00
       Угол внутреннего            5.90       6.50      31.40
             трения (град.)
       Коэффициент постели      7100.00    7560.00    7000.00
             (кН/м**4)
       Коэффициент бокового         .70        .70        .40
             давления грунта
             в покое
  ***************************************************************************
                              Результаты расчета
  ***************************************************************************
                         *****************************
                         *  Этап строительства N  1  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................     15.00
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................      .639
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................     15.05
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................     13.98
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      5.71

                         *****************************
                         *  Этап строительства N  2  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................     10.50
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................     2.004
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................     74.42
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................     65.73
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      2.26

     **********************************************************************
     *                     АНКЕРНЫЕ     КОНСТРУКЦИИ                       *
     **********************************************************************
     *     Характеристики    *       1      *       2      *       3      *
     **********************************************************************
       Расчетное усилие   (кН)      170.40
       Несущая способность(кН)      558.45
       Коэффициент надежности         3.28
       Требуемая свободная
       длина (м)                     15.01
                         *****************************
                         *  Этап строительства N  3  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................      7.00
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................     3.282
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................    132.74
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................    142.01
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      1.48

     **********************************************************************
     *                     АНКЕРНЫЕ     КОНСТРУКЦИИ                       *
     **********************************************************************
     *     Характеристики    *       1      *       2      *       3      *
     **********************************************************************
       Расчетное усилие   (кН)      109.35        358.19
       Несущая способность(кН)      558.45       1156.76
       Коэффициент надежности         5.11          3.23
       Требуемая свободная
       длина (м)                     13.49         10.05
                         *****************************
                         *  Этап строительства N  4  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................      4.00
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................     2.963
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................    112.20
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................    152.09
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      1.20

     **********************************************************************
     *                     АНКЕРНЫЕ     КОНСТРУКЦИИ                       *
     **********************************************************************
     *     Характеристики    *       1      *       2      *       3      *
     **********************************************************************
       Расчетное усилие   (кН)      113.66        279.98        467.54
       Несущая способность(кН)      558.45       1156.76        566.97
       Коэффициент надежности         4.91          4.13          1.21
       Требуемая свободная
       длина (м)                     12.83          9.95          7.36
  ***************************************************************************
                          *************************
                          *   Программа  WALL-3   *
                          *  версия 3.4+, 06/2001 *
                          *        #  0790        *
                          *************************

       ОБЪЕКТ            Sechenie 5-5                

       Расчет.............................................    поэтапный  
  ***************************************************************************
                              Исходные данные
  ***************************************************************************
       Расчетная схема ...................................    анкерная
     **********************************************************************
     *                   ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ  ХАРАКТЕРИСТИКИ                   *
     **********************************************************************
       Глубины котлована  по этапам  (м)..................      3.00
                                        ..................      7.50
                                        ..................     11.00
                                        ..................     14.00
       Глубины разделов слоев грунта (м)..................      2.40
                                        ..................      4.90
                                        ..................     10.70
                                        ..................     11.60
                                        ..................     13.80
                                        ..................     21.50
                                        ..................    300.00
       Глубина УГВ слева  (м).............................      6.90
                             .............................      6.90
                             .............................      6.90
                             .............................      6.90
       Глубина УГВ справа (м).............................      6.90
                             .............................      7.50
                             .............................     11.00
                             .............................     14.00
       Глубина залегания водоупора (м)....................     12.00
       Тип водоупоpа......................................  относительный
       Угол наклона пластов гpунта (гpад.)................       .00
       Угол наклона стены (гpад.).........................       .00
       Расстояние шпунт - нагрузка GK (м).................      1.00
       Расстояние шпунт - нагрузка QK (м).................       .00
       Ширина нагрузки QK (м).............................       .00
       Глубина пpиложения нагpузки QK (м).................       .00
       Расстояние анкерная плита - нагрузка PK (м)........       .00
     **********************************************************************
     *              ХАРАКТЕРИСТИКИ ПОДПОРНОЙ КОНСТРУКЦИИ                  *
     **********************************************************************
       Тип конструкции.................................... 273x9 s800      
       Модуль упругости (кПа).............................    210000000.00
       Момент инерции (м**4)..............................       .0000810
       Угол тpения гpунта по стене
       в долях от угла внутpеннего тpения гpунта..........       .00
     **********************************************************************
     *                ХАРАКТЕРИСТИКИ  АНКЕРНЫХ  КОНСТРУКЦИЙ               *
     **********************************************************************
       Тип анкерных конструкций...........................     инъекц.
                               ...........................     инъекц.
                               ...........................     инъекц.
       Шаг анкерных конструкций (м).......................      1.60
       Глубины установки (м)..............................      2.19
                            ..............................      6.83
                            ..............................     10.24
       Предварительная длина (м)..........................     10.00
                                ..........................     10.00
                                ..........................     10.00
       Жесткость на растяжение (кН)....................... 157750.00
                                   ....................... 157750.00
                                   ....................... 157750.00
       Усилие натяжения (кН)..............................    150.00
                            ..............................    300.00
                            ..............................    420.00
       Углы наклона к горизонту (град.)...................     20.00
                                       ...................     20.00
                                       ...................     20.00
       Длины корня анкеров (м)............................      6.00
                              ............................      8.00
                              ............................      8.00
       Диаметр корня анкеров (м)..........................       .21
       Величина избыточного давления
       при инъецировании (кПа)............................   1500.00
     **********************************************************************
     *                              НАГРУЗКИ                              *
     **********************************************************************
       Распределенная от пригрузки GK (кПа)...............     20.00
       Распределенная от нагрузки QK (кПа)................       .00
       Пригрузка PK за анкерной плитой (кПа)..............       .00
       Активное давление..................................   нормальное
     **********************************************************************
     *                        ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТА                       *
     **********************************************************************
     *   Номер слоя           *    1     *    2     *    3     *    4     *
     **********************************************************************
       Объемный вес грунта        17.30      16.90      19.60      21.30
             (кН/м**3)
       Объемный вес скелета       15.31      14.77      16.12      15.23
             (кН/м**3)
       Сцепление (кПа)            13.00      11.00      17.00      14.00
       Угол внутреннего           21.80      22.80      21.40      33.00
             трения (град.)
       Коэффициент постели      5000.00   15000.00    8280.00    8300.00
             (кН/м**4)
       Коэффициент бокового         .50        .50        .50        .50
             давления грунта
             в покое
     **********************************************************************
     *   Номер слоя           *    5     *    6     *    7     *    8     *
     **********************************************************************
       Объемный вес грунта        16.80      16.90      20.80
             (кН/м**3)
       Объемный вес скелета       12.04      11.87      17.51
             (кН/м**3)
       Сцепление (кПа)            82.00     105.00        .00
       Угол внутреннего            5.90       6.50      31.40
             трения (град.)
       Коэффициент постели      7100.00    7560.00    7000.00
             (кН/м**4)
       Коэффициент бокового         .70        .70        .40
             давления грунта
             в покое
  ***************************************************************************
                              Результаты расчета
  ***************************************************************************
                         *****************************
                         *  Этап строительства N  1  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................     16.50
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................      .748
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................     17.38
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................    140.28
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      6.14

                         *****************************
                         *  Этап строительства N  2  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................     12.00
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................     3.912
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................    114.87
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................    140.28
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      2.47

     **********************************************************************
     *                     АНКЕРНЫЕ     КОНСТРУКЦИИ                       *
     **********************************************************************
     *     Характеристики    *       1      *       2      *       3      *
     **********************************************************************
       Расчетное усилие   (кН)      226.84
       Несущая способность(кН)      558.45
       Коэффициент надежности         2.46
       Требуемая свободная
       длина (м)                     16.92
                         *****************************
                         *  Этап строительства N  3  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................      8.50
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................     5.521
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................    169.04
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................    160.41
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      1.64

     **********************************************************************
     *                     АНКЕРНЫЕ     КОНСТРУКЦИИ                       *
     **********************************************************************
     *     Характеристики    *       1      *       2      *       3      *
     **********************************************************************
       Расчетное усилие   (кН)      150.98        402.14
       Несущая способность(кН)      558.45         98.17
       Коэффициент надежности         3.70           .24
       Требуемая свободная
       длина (м)                     15.60         11.92
                         *****************************
                         *  Этап строительства N  4  *
                         *****************************
     **********************************************************************
     *                     ПОДПОРНАЯ     КОНСТРУКЦИЯ                      *
     **********************************************************************
       Заглубление стены (м)..............................      5.50
       Максимальное горизонтальное
                перемещение (см)..........................     5.043
       Максимальный изгибающий
                момент (кН*м).............................    150.61
       Максимальная поперечная
                сила  (кН)................................    183.40
       Коэффициент запаса общей устойчивости..............      1.25

     **********************************************************************
     *                     АНКЕРНЫЕ     КОНСТРУКЦИИ                       *
     **********************************************************************
     *     Характеристики    *       1      *       2      *       3      *
     **********************************************************************
       Расчетное усилие   (кН)      156.36        295.64        524.75
       Несущая способность(кН)      558.45       1542.34        108.24
       Коэффициент надежности         3.57          5.22           .21
       Требуемая свободная
       длина (м)                     12.92          9.94          7.53
  ***************************************************************************

  Известно, что трубы, установленные в скважины диаметром большим диаметра труб, выдерживают на 25% меньшую нагрузку, чем бурозавинчивающиеся трубы [3]. Заполнение скважины бетоном до установки труб создаёт такой же результат как у бурозавинчиваемых труб. Применение ригеля у стойки увеличивает несущую способность грунтов основания на 40% по сравнению с безригельным закреплением, а остаточные деформации в грунте уменьшаются не менее чем в 2 раза [3]. Сплошная конструкция в ограждении котлована, такая как «стена в грунте», имеет еще больший эффект, чем стойки с ригелем.

  Уважаемые коллеги, прошу сообщать Ваши пожелания и вопросы по содержанию статьи в адрес В.Я. Еремина (4957656466@mail.ru)  или  info@rita.com.ru. Заранее приношу Вам свое почтение.

Использованная литература:

1.Колыбин И.В. Уроки аварийных ситуаций при строительстве котлованов в городских условиях. В сборнике «Развитие городов и геотехническое строительство», № 12, С.-Пб., 2008, с. 90-124.

2.Х. Брандль Роль инженера-строителя и геотехника в современном обществе. Этические и филосовские аспекты. Проблемы и рекомендации. В сборнике «Развитие городов и геотехническое строительство», № 10, С.-Пб., 2006, с. 17-46.

3. Буданов В.Г. Исследование взаимодействия подземной части одностоечных свободно стоящих опор с грунтом основания. Автореферат дисс.к.т.н. – М.: НИИОСП, 1976, с. 24.

One response to “Крепление бортов котлованов

  1. Уведомление: Опыт укрепления фундаментов существующего здания до выполнения работ в рядом расположенном котловане и опыт выполнения работ по креплени·

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s