lazarev_ag_i_dr_osnovy_gradostroitelstva

и путепроводов, территорий портов, аэродромов, вокзалов всех видов транспорта, перегрузочных и других терминалов.

Эскиз сети магистральных улиц и дорог приводится с делением по категориям в соответствии со СНиП [3]. Эта сеть проектируется с учетом критериев оптимизации по затратам времени в транспорт­ ных связях общ ественного, легкового и грузового транспорта.

Эскиз сетей общ ественного транспорта дается в виде трасс соот­ ветствую щ их линий с указанием видов транспорта, также показы ­ ваются станции и остановочны е пункты. Схема маршрутов состав­ ляется как вспомогательный материал для расчета пассажиропото­ ков. Сеть общ ественного транспорта проектируется как единое це­ лое с сетью пригородного движения и системой улиц и дорог в пре­ делах городской и пригородной зон. Виды общественного транспор­ та на стадии ТЭО назначают ориентировочно, имея в виду данные о перспективном населении города, его планировке, географическом положении, численности трудящихся промышленных районов. Сеть общественного транспорта должна обеспечивать установленные СНиП нормы затрат времени на передвижения населения. В крупных го­ родах с населением свы ш е 500 тыс. человек необходимо особое внимание уделять проектированию скоростного транспорта, обеспе­ чивающего скорость сообщ ения 25-45 км /ч. Сеть скоростного транс­ порта дополняют уличны м транспортом со скоростями сообщения в пределах селитебной территории 16-18 к м /ч .

По принятым данным планировочного решения и транспортно­ го обслуживания на стадии ТЭО выполняется укрупненный транс­ портный расчет объем а пассажирской работы транспортной систе­ мы города с аналитическим расчетом среднего по городу коэффици­ ента пользования транспортом , транспортной подвижности населе­ ния, средней дальности целевых передвижений, распределения пас­ саж ирской работы по зонам города, ориентировочной пассажирской нагрузки транспортной системы в целом.

Глава 5. СТРОИТЕЛЬСТВО И РЕКОНСТРУКЦИЯ В УСЛОВИЯХ СТЕСНЕННОЙ ЗАСТРОЙКИ И РАЗВИТИЕ ТЕРРИТОРИИ ГОРОДОВ

5.1. ОСОБЕННОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА В УСЛОВИЯХ РЕКОНСТРУКЦИИ И СТЕСНЕННОЙ ЗАСТРОЙКИ

Огромные масштабы строительства в нашей стране вызывают посто­ янное расширение застраиваемых территорий. По данным А.П . Бо­ рисова и др. (1981), для строительства в среднем ежегодно отводит­ ся более 1 млн. га новых земель. Еще академик С.Г. Струмилин указывал, что при подобных темпах развития площ адь изымаемых для строительства земель к 2000 году мож ет составить около 10% всей территории страны, что приведет к тяж елы м экологическим последствиям.

С учетом этого в последние годы разрабатываются принципи­ ально новые тенденции в современной строительной политике. В частности, особое внимание уделяется развитию и соверш енствова­ нию жилищно-гражданского строительства, а такж е реконструкции действующих промышленных предприятий.

Важным направлением градостроительства сейчас является по­ вышение этажности и плотности застройки. В м есто отдельно сто ­ ящ их зданий (свободная планировка кварталов) стали применять­ ся сплошные комплексы протяженных зданий разной этажности, возводимых в разное время. Все бол ьш ее вн и м а н и е уделяет ся со ­ хранению и реконструкции зданий старой построй ки , особенно па­ мятников архитектуры, строительству заглубленных и подземных сооружений разного назначения, которые нередко возводятся после завершения строительства зданий. Так, по данным института «Ленгипрогор», разработавшего генеральные планы развития 75 городов, плотность жилого фонда в м3 на 1 га территории ж илы х кварталов должна возрасти более чем в два раза.

Развитие городов (освоение присоединяемых территорий) осущ е­ ствляется в настоящее время за счет использования неудобных или считавш ихся ранее непригодными для строительства земель.

Реконструкция промышленных предприятий включает в себя так­ же уплотнение застройки промышленной зоны, установку нового оборудования, что зачастую требует усиления сущ ествую щ их или устройства н овы х фундаментов, подземных коммуникаций и т. п.

Все эти проблемы неразрывно связаны с новыми решениями в фундаментостроении, причем масштаб этих решений резко возраста­ ет. В.А . Ильичев (1987) отмечает, что уже в ближайший период строительства фундаментов будет осуществляться 4 в особых усло­ виях реконструкции.

Основными факторами, которые должны приниматься во внима­ ние при составлении и обосновании подобных проектов, являются следующие.

Изменение схемы здания, увеличение нагрузок на фундаменты

Реконструкция и капитальный ремонт зданий и сооружений про­ изводятся с целью устранения их физического и морального износа и обеспечения возмож ности расширения или выполнения дополни­ тельного функционального назначения.

Обычно это сопровож дается усилением или заменой конструк­ тивных элементов здания, часто его надстройкой (увеличением этаж ­ ности), внутренней перепланировкой и переоборудованием. В конеч­ ном счете это приводит к увеличению первоначальной массы зда­ ния на 3 0 ...5 0 % , т. е. к возрастанию нагрузок на сущ ествующ ие фундаменты и к устройству новых фундаментов.

Одной из важ нейш их задач подготовки проекта реконструкции или капитального ремонта здания является детальная оценка из­ менения его конструктивной схемы в увязке с сущ ествующ им ис­ полнением фундаментов, а также определение новых нагрузок на сущ ествую щ ие и дополнительно проектируемые фундаменты. При этом необходим о иметь в виду, что если здание или сооружение имеет трещ ины и другие дефекты, увеличивать нагрузки на них можно только после усиления конструкции самого здания.

Состояние фундаментов

Обычная городская застройка, а иногда и промышленные пред­ приятия характеризую тся наличием зданий и сооружений, возраст которы х м ож ет различаться десятилетиями и даже столетиями.

Естественно, что конструкции и материалы фундаментов таких зда­ ний, а также степень их износа могут существенно отличаться. Обсле­ довав 655 зданий, построенных в период Х У Ш -Х Х веков, С.Н. Сот­ ников выделил 9 различных по характеру типов конструкций фун­ даментов, как правило, ленточных, основными материалами кото­ рых являлись валунная, бутовая или кирпичная кладка на извест­ ковом растворе, иногда подстилаемая песчаной подготовкой или деревянными лежнями или служащая ростверком для деревянных свай. Степень износа фундаментов оказалась различна и не всегда соответствовала возрасту зданий.

М ассовое применение бетонных и ж елезобетонных фундаментов началось только с первой четверти X X в.

Многочисленные исследования показывают, что износ фундамен­ тов обусловливается двумя группами причин: ф и зико-м еханическими, которые являются результатом взаимодействия фундамента с окружающей средой (гниение деревянных элементов фундаментов, вы­ щелачивание вяжущего, разрушение кладки в агрессивной среде, кор­ розия арматуры и т. п .); м еханическим и, вызванными неравномер­ ными деформациями основания и различными внешними воздействи­ ями (земляные работы вблизи здания, необоснованное увеличение нагрузок, динамическое воздействие транспорта и строительных ме­ ханизмов и т. д.). Характерными видами разрушения здесь являют­ ся расслоение кладки и выкрашивание раствора из ш вов, трещины в бетонных и железобетонных фундаментах, приводящ ие к потере не только прочности, но и ж есткости фундаментов.

При составлении проекта реконструкции здания необходимо тща­ тельное обследование состояния фундаментов. С этой целью из ш ур­ фов производятся визуальный осмотр, обмер и описание фундамен­ тов, включая подошву; оценка состояния материала фундамента механическими или геофизическими методами; лабораторные испы­ тания образцов, отобранных из фундаментов. Важ ную роль при этом имеет и оценка гидроизоляции фундаментов, особенно при наличии подвальных помещений. Проект реконструкции обязательно дол­ жен содержать проверку прочности сущ ествую щ их и конструирова­ ние усиленных фундаментов.

Изменение свойств грунтов основания

За время эксплуатации здания, подлежащего реконструкции или капитальному ремонту, возмож но изменение гидрогеологической

обстановки в пределах активной зоны основания сооружения (из­ менение уровня подземных вод, их агрессивности, загрязнение грун­ товы х вод технологическими отходами предприятия и т. п.). П о­ этом у исследования грунтов оснований реконструируемых зданий следует вы полнять так же, как при новом проектировании, в соот­ ветствии с действующ ими нормативными документами. Если при реконструкции предусматривается уширение фундаментов или из­ менение и х конструкции (например переход к свайным фундамен­ там), это долж но быть учтено при назначении толщи исследуемого основания.

Следует стремиться к сопоставлению данных изысканий для ре­ конструкции с архивными материалами первичных изысканий. Во многих случаях, особенно если гидрогеологическая обстановка не претерпела значительных изменений, это позволяет ограничить объем дополнительных изысканий, а иногда даже использовать имеющ ие­ ся резервы несущ ей способности оснований.

Проект реконструкции здания должен включать расчет оснований по предельным состояниям. При этом необходимо обращать внима­ ние на возмож ное увеличение мощности активной зоны, особенно при наличии в ее пределах слоев слабых подстилающих грунтов.

Развитие недопустимых перемещений

Общие или местные недопустимые деформации зданий могут воз­ никать, как правило, по следующим причинам: а) если в процессе эксплуатации здания произош ло значительное ухудшение свойств грунтов основания, не предусмотренное проектом (сильное увлаж ­ нение глинисты х грунтов, замачивание лессовых или оттаивание мерзлых грунтов, резкое повышение уровня подземных вод, техно­ логическое загрязнение основания и т. п.); б) в результате ош ибок изыскателей, проектировщиков или строителей (неправильные дан­ ные изы сканий, переоценка несущей способности оснований, значи­ тельное наруш ение природной структуры верхних слоев грунта при разработке котлована и т. п.).

В этих случаях в здании могут возникнуть недопустимые дефор­ мации, что потребует проведения капитального ремонта и, как пра­ вило, усиления фундамента и укрепления основания. Известны слу­ чаи, когда недопустимые деформации приводили к необходимости разборки зданий.

Проведение строительных работ вблизи существующих зданий

Работы по реконструкции и ремонту зданий и сооруж ений, а так­ же строительство новых объектов часто производятся в пределах уже застроенных территорий непосредственно в примыкании к сущ е­ ствующ им зданиям. Несоблюдение жестких требований к правилам проведения строительных работ в таких условиях приводит к недо­ пустимым деформациям и даже авариям зданий, требую щ им боль­

ших затрат на капитальный и восстановительный ремонт.

Наиболее опасны ми видами работ здесь я в л я ю тся : а) разра­ ботка вблизи существующих зданий котлованов и транш ей, особен­ но с применением водопонижения, прокладки подземны х комм уни­ каций и транспортных тоннелей;

б) строительство вблизи сущ ествую щ его новых зданий, вызыва­ ю щ их дополнительные напряжения в активной зоне фундаментов сущ ествующ его здания;

в) динамические нагрузки на основание сущ ествую щ его здания от погружения вблизи него ш пунта или свай.

5.2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМ ЕНТОВ РЕКОНСТРУИРУЕМЫХ ЗДАНИЙ

Работы по проектированию оснований и фундаментов реконстру­ ируемых зданий обычно выполняются в следующем порядке:

1)анализируются материалы технического заклю чения по со­ стоянию фундаментов и инж енерно-геологическом у обследо­ ванию основания. При наличии в конструкциях здания и фун­ даментов разрушений, трещ ин или при необходимости их уси­ ления указываются причины деформаций и рекомендуемые способы укрепления;

2)проводится освидетельствование здания и устанавливается его

конструктивная схема. Определяются действую щ ие и проек­ тируемые нагрузки;

3)выполняются расчеты и конструирование усиления фундамен­ тов и укрепления оснований, если в этом возникает необходи­

мость.

Принципы расчетов сущ ествую щ их и дополнительно возводи­ мых фундаментов во многом различны . Для сущ ествую щ и х фунда­

ментов после сбора нагрузок с учетом реконструкции вычисляют напряж ения на контакте стены или колонны с верхним обрезом фундамента и в уровне подош вы фундамента. Затем по обычной схеме проверяю т прочность материала фундамента и стен (или к о­ лонн) на местное смятие, а такж е прочность грунта в уровне подо­ ш вы фундамента из условий непревышения фактического давления на грунты над расчетным сопротивлением по СНиПу. В зависимо­ сти от результатов проверки принимается решение о необходимости усиления конструкции фундаментов, изменения их вида и размеров, укрепления грунтов основания.

П ри проектировании новы х фундаментов глубину их заложения вы бираю т с учетом заложения сущ ествующих фундаментов. При необходим ости учитывается взаимное влияние сущ ествую щ их и новы х фундаментов. Размеры фундаментов определяются с учетом действую щ их нагрузок и свойств оснований.

П роводятся расчеты сущ ествую щ их и новых фундаментов по предельным состояниям, причем неравномерность деформаций но­ вы х и сущ ествую щ их фундаментов, рассчитанных на воздействие дополнительных нагрузок, не должна превышать допустимые СНиПом величины .

Проверка несущей способности оснований реконструируемых зданий

При необходимости увеличения нагрузок на основание сущ еству­ ю щ их фундаментов расчетное сопротивление грунта долж но назна­ чаться с учетом фактического значения его характеристик как под подош вой фундаментов, так и в пределах активной зоны . Опыт по­ казы вает, что длительная эксплуатация построенных зданий, как правило, приводит к увеличению несущей способности грунтов ос­ нования п о сравнению с принятой при первоначальном проектиро­ вании. Это объясняется тем, ч то для ряда разновидностей грунтов расчетные сопротивления, рекомендуемые нормами разных лет, по­ стоянно повыш ались. Так, значения для песчаных грунтов при­ ведены в таблице 5.1. С другой стороны, это вызывается некоторым уменьш ением коэффициента пористости и увеличением удельного сцепления и модуля деформации как из-за уплотнения грунтов при осадке здания, так и за счет развития физико-химических процессов на кон тактах твердых частиц грунта.

Таблица 5.1

Значения R 0 (М Па) по нормам разных лет

С учетом этих факторов П. А . Коновалов (1988) рекомендует определять допустимые давления на грунты основания су щ ествую ­ щих фундаментов после реконструкции и увеличения нагрузки по формуле:

где R ' — новое значение расчетного сопротивления грунта; R — расчетное сопротивление, найденное по формуле СНиП 2 .0 2 .0 1 -8 3 ; т — коэффициент, учитывающий изменение физико-механических свойств грунтов основания под подош вой фундаментов за период эксплуатации здания после завершения консолидации осадок; k — коэффициент, определяемый отношением расчетной осадки SR к пре­ дельно допустимой осадке Su. Коэффициент т зависит от отн ош е ­ ния давления на основание до надстройки р 0 к расчетному давле­ нию R. При p 0/R >0,8 т = 1,3; при p J R = 0 ,8 ...0 ,7 m = l,1 5 ; при P0/R<0,7 m== 1. Коэффициент k для различных видов грунтов оп р е ­ деляется согласно следующим данным:

5 л/ 5 и=0,7 коэффициент к = 1. Для промежуточных значений к при­ нимают по интерполяции.

П рим ер. Определить необходимость уширения ленточного фунда­ мента глубиной заложения <¿=1,6 м, шириной Ь = 1,4 м, спроектиро­ ванного по нормам 1962 года под 4-этажное кирпичное здание при надстройке его в 1993 году до 6 этажей. В пределах активной толщи основания залегают пески мелкие, влажные, средней плотности. По нормам 1962 года им соответствует Я =150 кПа (табл. 5.1).

Нагрузки на 1 м фундамента сущ ествующего здания составля­ ю т: постоянные Г^рп = 167,5 кН , временные Ырв = 13,8 кН, от фун­ дамента и грунта на обрезах Г^ф = 21,1 кН. Среднее давление под подошвой сущ ествующего здания р0 = 144 кПа. Расчетная осадка

= 4,5 см; предельная осадка = 10 см.

Определим увеличение нагрузки на 1 м фундамента от надстраива­ емых двух этажей: постоянная N^=65 кН, временная Ыра =4,5 кН. Тогда общая нагрузка на 1 м фундамента после реконструкции

составит £N'=271,9 кн #

Определим по формуле (5.1) допустимое давление на грунты осно­ вания реконструируемого здания (для простоты возьмем значение И =*200 кПа из табл. 5.1, соответствующее нормам 1983 г.). Так как р 0/Я = 144/200 = 0,72, то т = 1,15, отношение 5 й/ 5 и= 4,5/10 = 0,45, тогда по интерполяции к = 1 ,1 . Следовательно,

К = Е т к = 200* 1,15 1,1= 253 кПа.

Среднее давление под подошвой фундамента после реконструк­ ции составит

р = £ N /6 = 2 7 1 .9 /1 ,4 = 1 9 4 кП а< Д'=253 кПа.

Таким образом, уш ирение фундамента из условия р = Я ' при над­ стройке здания не требуется.

Реконструкция, ремонт и усиление фундаментов

Если реконструируемое или ремонтируемое здание имеет трещи­ ны и другие дефекты, вызванные неравномерными деформациями, то,

как правило, эти дефекты распространяются и на фундаменты. В таком случае проект реконструкции долж ен предусматривать с о ­ вместный ремонт как конструкций, так и фундаментов здания. П ри проектировании ремонта деформируемых стен следует предусматри­ вать возможность частичной разгрузки поврежденных участков п у ­ тем передачи нагрузки на соседние элементы фундаментов. В этом и других случаях (увеличение нагрузок, надстройка здания и т. п .) может оказаться, что прочность сущ ествую щ их фундаментов недо­ статочна или давление под подошвой фундамента превышает р ас­ четное сопротивление, определяемое по формуле (5.1). Тогда п ри хо­ дится прибегать к следующим мероприятиям: укрепление кладки фундамента; уширение фундамента; устройство промеж уточных и выносных опор; постановка фундамента на сваи.

Указанные выше работы, как правило, связаны с необходимостью вскрытия фундамента, трудоемкие, дорогостоящ ие и требуют тщ а ­ тельного соблюдения техники безопасности. Не следует отрывать сплошную траншею на всю длину ремонтируемого фундамента, так как это может привести к выпору грунта из-под его подошвы и развитию значительных местных деформаций. Обычно в зависимос­ ти от гидрогеологических условий ремонтируемый участок фунда­ мента разбивают на захватки длиной 1 ,5 ...2 ,5 м, где отрывается на всю глубину заложения фундамента траншея шириной 1,2...2 м . Стенки траншеи подлежат обязательному креплению. Стена или к о ­ лонна в пределах укрепляемого участка при необходимости раскреп­ ляется подкосами. По окончании работ транш ею засыпают, а грунт обратной засыпки плотно утрамбовывают.

Укрепление кладки фундамента

Если прочность материала бутового, бетонного или ж елезобе­ тонного фундамента недостаточна или им ею тся отдельные п овреж ­ дения, часто применяют укрепление цементацией (рис. 81, а ). Д ля этого в теле фундамента пробуривают отверстия для установки инъекторов, через которые под давлением 0 ,2 ...0,6 М Н /м 2 нагнета­ ют цементный раствор с водоцементным отнош ением 1:1. О бы чно зона закрепления составляет объем диаметром 0 ,6 ...1 ,2 м вокруг инъектора. Из этих условий исходят при определении расстановки инъ­ екторов. Средний расход цементного раствора при закреплении фунда­ мента составляет порядка 25...35% объема ослабленной кладки.