S&T (Super Tehnology)

Начавшееся строительство высотных зданий и многофункциональных высотных комплексов (МВК) на урбанизированных территориях и в сложных инженерно-геологических условиях обусловливают необходимость совершенствования традиционных методов инженерных изысканий, разработанных и сложившихся в эпоху массового типового строительства (зданий высотой не выше 12-16-ти этажей), передающие на грунтовое основание нагрузки не выше 0,2-0,3 МПа, не имеющих подземной части. Активная зона влияния таких зданий не превышает 15-20 м.

Однако за последние 15-20 лет в характере городского строительства произошли существенные изменения, возникла необходимость строительства зданий повышенной этажности (более 25), включая МВК с обязательным использованием подземного пространства (до 6-8 подземных этажей). Здания нового поколения имеют большие размеры фундаментов в плане (до 10000 м^ и более), фундаменты обычно плитные или плитно-свайные передают на грунты основания большие нагрузки (от 0,5-0,7 МПа до 1,2-1,5 МПа). Для устройства подземной части требуется отрывка котлованов глубиной до 20 м и более. Зона активного взаимодействия фундамента, особенно свайного, с грунтовым массивом может уходить на 20-40 м ниже подошвы фундамента и таким образом охватывать значительные объёмы грунтов основания, вплоть до глубин 80-90 м, а также влиять на прилегающие территории за ограждающими котлован конструкциями. Опыт изысканий и проектирования МВК как за рубежом, так и в нашей стране показывает, что глубина активной зоны деформирования может быть связана с шириной фундаментной плиты и находится в пределах (0,5-0,7) Ь, где b — ширина фундамента. Но длительная устойчивость здания и условия его безаварийной эксплуатации зависят также от состава, строения и свойств слоев грунта, которые залегают ниже условно выделяемой активной зоны — это так называемая «ждущая опасность» (или потенциальная опасность) в виде наличия растворимых во времени грунтов (карст в известняках и др.).

Все это определяет необходимость ИГИ до значительных глубин (до 100 м). За контуром ограждающей котлован конструкции также формируется активная зона деформирования массива грунтов на расстоянии до двух глубин котлована (чаша оседания вокруг здания). Отрывка глубокого котлована для размещения фундаментной плиты и устройства подземной части здания с неизбежностью приводит к существенному изменению напряженно-деформированного состояния (НДС) массива, что выражается в подъёме дна котлована за счёт упругого разуплотнения дисперсных и скальных грунтов (до 5-7 см) и набухания глин при взаимодействии с водой. Эти процессы приводят к ослаблению структурных связей и ухудшению свойств грунтов активной зоны, что в свою очередь требует при расчёте осадок и устойчивости фундамента применения показателей физико- механических свойств грунтов с учётом изменения НДС: сначала на этапе разгрузки (выемка грунтов из котлована) и повторного нагружения до исходного природного состояния, а затем и догружение давлением от фундамента, превышающим природное давление. Таким образом, для рационального проектирования фундаментов высотных зданий необходимо определять модули деформации, отражающие изменения НДС в процессе строительства и эксплуатации — модуль первичного нагружения, модуль повторного нагружения и догружения и модуль разгрузки.

В некоторых случаях — особенно для оценки величины трения по боковой поверхности опоры глубокого заложения необходимо знать величину горизонтального давления грунтов, которая, как показывает опыт, может превышать вертикальное природное давление не только в скальных, но и в глинистых грунтах.

Таким образом, проектирование и строительство уникальных зданий предъявляет повышенные требования к результатам ИГИ и обусловливает необходимость их совершенствования и создание новых подходов к оценке ИГУ площадки строительства МВК.

Основные задачи, которые должны быть решены при ИГИ, следующие:

• изучение геологического строения массива грунтов больших объёмов до значительных глубин (до 100 м);

оценка гидрогеологических и гидрохимических условий в зоне котлована, прилегающей территории (для расчёта водопритоков) и на глубинах размещения опор глубокого заложения — оценка коррозионной агрессивности подземных вод и т. д.;