Магистерский диплом (ВКР) на тему Обоснование и выбор рациональных способов выравнивания кренов зданий и сооружений

Содержание:

Введение. 6

1.
Обзор литературы по способам выравнивания кренов зданий и сооружений  8

1.1
Понятие осадки фундамента. 8

1.2
Статистика по аварийности и анализ причин возникновения неравномерной осадки
(сверхнормативного крена) зданий и сооружений. 12

1.3
Литературный и патентный обзор. 30

1.3.1
Способы, основанные на подъеме осевшей части здания. 30

1.3.2
Способы, основанные на искусственной осадке непросевшей части здания для
придания ему правильного положения в пространстве. 32

2. Оценка
рационального применения современных технологий выравнивания кренов зданий
и сооружений с учетом инженерно-гидрогеологических условий. 42

2.1
Методика исследования. 42

2.1.1
Методика исследования современных технологий выравнивания кренов зданий и
сооружений. 42

2.1.2 Классификация технологий устранения кренов зданий и
сооружений  42

2.2
Исследование современных технологий реализации способов выравнивания кренов
зданий и сооружений. 43

2.2.1
Технология горизонтальной подработки грунтового основания цилиндрическими
скважинами. 43

2.2.3 Регулирование осадок фундаментов при выравнивании
накренившихся зданий, сооружений. 47

2.2.4 Регулирование осадок фундамента тампонированием (инъекционными способами — SLAB LIFTING, DEEP INJECTION) 51

2.2.5
Использование информационных технологий. 57

3.
Обоснование и выбор рациональных способов выравнивания кренов зданий и
сооружений. 61

3.1
Выбор критерия рациональности. 61

3.1.1 Трудоемкость и технологичность. 61

3.1.2 Стоимость. 61

3.2
Расчетное обоснование и выбор рациональных способов выравнивания кренов зданий
и сооружений. 61

3.2.1 Исходные данные. 61

3.2.2 Решение задачи способом выбуривания грунта с менее
просевшей стороны   64

3.2.3 Решение задачи по выравниванию крена тампонированием
(инъекционными способами) на примере SLAB
LIFTING.. 66

3.3
Расчетная оценка эффективности предложенных решений. 67

Заключение. 69

Список
использованной литературы.. 71

Введение:

Актуальность исследования вытекает из анализа, в
результате которого можно констатировать соображения о том, что значительная часть
территории РФ представлена осложненными инженерными и геологическими кондициями.
К осложненным условиям можно отнести районы, где грунтовые условия обусловлены
такими показателями, как просадочность, набухание, подтапливаемость, сейсмичность,
и относятся к таким типам, как биогенные почвы, илы, элювиальные почвы,
засоленные почвы, насыпные почвы. При этом возможно развитие таких опасных
геопроцессов, как карсты и оползни.

При этом Российская Федерация имеет значительный
строительный фонд, который по стоимости превышает 60 % всех фондов РФ.

В последнее время на территории Российской Федерации, в
результате проявления как техногенных, так и природных факторов, к которым
относятся: глобальные климатические изменения, накопление различных видов
отходов, ухудшения состояния водопроводных и канализационных трубопроводных
систем, а также теплоэнергетических систем, устаревания зданий и сооружений — усилилась
проблема безопасности промышленных и городских объектов [17].

Последние данные наблюдений в
рассматриваемой области позволяет сформулировать вывод о том, что имеют место
отрицательные тенденции развития природно-техногенных процессов, которые
выражаются в просадочных, оползневых и др. опасных проявлений. Под влиянием
рассмотренных факторов, в процессе эксплуатации зданий и сооружений, формируются
новые напряженно-деформированное состояния (НДС) такой системы, как «основание –
фундамент — верхнее строение зданий и сооружений», что обуславливает возникновение
аварийных ситуаций, приводящих к повреждению строительных конструкций и
снижению их надежности.

В РФ
имеется достаточно большое количество накренившихся зданий и сооружений. Крены
строительных объек­тов представляют потенциальную угрозу перехода
деформированных зданий в аварийное состояние при несвоевременном их устранении.
Кроме того, накре­нившиеся здания, особенно жилые, доставляют значительный
дискомфорт для проживающих — остановки лифтов из-за перекосов шахт, перекосы
полов, ме­бели, заклинивание окон, дверей и другие неудобства. Поэтому крены
зданий и сооружений необходимо устранять и ликвидировать причину их возникно­вения.

Крен
фундамента является одним из критериев, опре­деляющих эксплуатационную
пригодность строительно­го объекта. Нормативные документы ограничивают­ предельные
значения кренов. Для безопасной эксплуатации таких зданий и сооружений следует
выбрать и реализовать оптимальную технологию устранения сверхнормативного
крена. При проведении данного вида работ необходимо обеспечить адекватный
прогноз геомеханических процессов в системе «основание здания — фундамент здания
— верхнее строение здания».

Цель исследования — обоснование и выбор рациональных
способов устранения кренов зданий и сооружений.

Задачи и назначение работы – анализ статистики
аварийности и причин возникновения неравномерной осадки; оценка современных технологий выравнивания кренов с
учетом инженерно-гидрогеологических условий и др.

Перечень фундаментальных теорий и методов, примененных
для решения задач: механика грунтов; основания и фундаменты;
расчетно-аналитическое исследование на основе инженерных методик.

Научная новизна состоит в обоснованном выборе критериев
рациональности, расчетном обоснование и выбора способов выравнивания кренов.

Научная ценность работы состоит в инженерном и
практическом использовании результатов.

Достоверность результатов подтверждается ссылками на
литературные и патентные исследования.

Заключение:

В результате проделанной работы можно сделать следующие
выводы:

1. Применение современного метода SLAB LIFTING позволяет
не только остановить просадку фундамента, но и выполнить его подъем до
проектного положения. Данный метод дает существенную экономию времени, средств
и предполагает качественный результат.

2. Основные преимущества метода
SLAB LIFTING:

— возможность выполнения работ из подвальной части
здания, что исключает необходимость выполнения земляных работ снаружи здания и
соответственно существенно упрощает работы по исправлению крена в условиях
плотной городской застройки;

— технология позволяет эксплуатировать здание по
назначению даже во время ремонта;

— инъекционная смесь затвердевает в течение 15 минут и
сразу же устойчива к нагрузкам, в отличие от традиционных методов, которые
требуют дни или даже недели на аналогичные операции.

3. Если не начать принимать меры после обнаружения
первичных признаков просадки фундамента, то дальнейшее прогрессирование данного
дефекта приведет к трещинам в стенах, а потом и к полному разрушению надземной
части здания.

4. Все классические способы
ремонта просевшего фундамента не удовлетворяют требованиям современного ритма
жизни: применяя данные методы, ремонт объектов производится в длительный срок.
Также слишком велики затраты на ремонт или ремонт вообще не возможен.

5. Анализ нормативных
документов International
Federation for Structural Concrete (fib) свидетельствует о том,
что мониторинг высотных, уникальных и др. зданий и сооружений в развитых
странах является обязательным на
всех этапах эксплуатации, в том числе при устранении кренов.

6. В настоящее время
практически отсутствуют удобные программы для анализа результатов измерений,
отечественное оборудование для АСТД, нет специально обученного технического
персонала (нет вузовских специальностей, на которых могли бы проходить обучение
будущие специалисты по мониторингу напряженно-деформированного состояния
строительных конструкций, в том числе при выравнивании кренов).

Фрагмент текста работы:

1. Обзор литературы по способам выравнивания
кренов зданий и сооружений 1.1 Понятие осадки фундамента Равномерная осадка сооружений обычно никаких трудностей
не вызы­вает.

Суммарная осадка слагается из пяти слагаемых: (1.1) — осадка, которая развивается по причине
уплотнения грунтов; — осадка, связанная с выпиранием, которая возникает
из-за развития грунтовых пластических де­формаций в основании здания, и
связанные с выпиранием грунта, находящегося под подошвой фунда­мента здания; — осадка, которая развивается вследствие разуплотнения
грунта, и обуславливающая подъем дна котлована фундамента в случае разгрузки основания
при производстве земляных работ; — осадка, связанная с нарушениями структур
грунтов ос­нования при производстве земляных работ по строительству; — эксплуатационная осадка здания.

Неравномерная осадка фундамента здания приводит к
возникновению дополнительных напряжений в надземных конструкциях и их
деформации.

Причины, побуждающие развитие неравномерных осадок представлены
на рисунках 1.1-1.9. Рисунок
1.1 — Сложное пластование грунтов Рисунок
1.2 — Неоднородный грунт Рисунок
1.3 — Неодинаковое загружение фундаментов Рисунок
1.4 — Влияние загружения соседних фундаментов