Влияние возрастания характеристик грунтов в основании реконструируемых зданий на их осадку при устройстве подземной части

Введение. С течением времени эксплуатации зданий и сооружений происходит уплотнение грунтов под подошвой их фундаментов от всех действующих нагрузок от здания. Цель исследования — изучение перемещений фундаментов здания во время устройства подземной части с возможным их превентивным усилением при реконструкции с учетом изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов. Решение данной задачи позволит наиболее детально рассмотреть осадки зданий при реконструкции.

Материалы и методы. Выполнена серия численных расчетов в программном комплексе PLAXIS 2D взаимодействия фундамента с грунтом основания при реконструкции здания с освоением подземного пространства, включающего устройство двух или трех подземных этажей.

Результаты. Изучено влияние улучшенных характеристик грунта с учетом времени эксплуатации здания на осадку существующих фундаментов при реконструкции с освоением подземного пространства. Выявлено, что усиление фундаментов грунтоцементными элементами снижает осадку при реконструкции приблизительно в ٢ раза. Рассмотрено влияние этажности проектируемой подземной парковки на напряженно-деформированное состояние грунтового массива.

Выводы. Проведенные численные исследования показали, что упрочнение грунтов под подошвой существующих фундаментов приводит к уменьшению осадки здания при реконструкции с освоением подземного пространства. Усиление существующего фундамента грунтоцементными элементами позволяет не превысить предельную дополнительную осадку реконструируемого здания. Выявлено снижение осадки существующих фундаментов при уменьшении этажности проектируемой подземной части.

1. Мангушев Р.А., Осокин А.И. Опыт реконструкции шестиэтажного здания с подземным пространством в центральной части Санкт-Петербурга // Современные геотехнологии в строительстве и их научно-техническое сопровождение : мат. Междунар. науч.-техн. конф., посвящ. 80-летию образования каф. геотехники СПбГАСУ (механики грунтов, оснований и фундаментов ЛИСИ) и 290-летию российской науки. СПб. : СПбГАСУ, 2014. Ч. 1. С. 60–72.

2. Савинов А.В. Освоение подземного пространства при реконструкции Саратовской областной филармонии им. А. Шнитке // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2014. № 3. С. 217–230.

3. Мангушев Р.А. Устройство подземного пространства при реконструкции административного здания // Жилищное строительство. 2014. № 9. С. 3–9. EDN SMVCMJ.

4. Чистяков Д.А., Калугин А.Н., Туркина Е.А. Реконструкция зданий в условиях исторической застройки города (на примере реконструкции Политехнического музея в Москве) // Инновации и инвестиции. 2021. № 3. С. 293–296. EDN WIOPIU.

5. Мангушев Р.А., Конюшков В.В., Сапин Д.А. Инженерно-геотехнические изыскания при строительстве и реконструкции в условиях плотной городской застройки // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 5. С. 47–54. EDN VZDPZF.

6. Pilat S.Z. Reconstructing Italy: The Ina-Casa neighborhoods of the Postwar Era. Farnham : Ashgate, 2016. 306 p.

7. Копосова А.Е., Латута В.В. Анализ существующих методов устройства подземного пространства под зданиями при их реконструкции // Colloquium-journal. 2020. № 14 (66). С. 61–64. DOI: 10.24411/2520-6990-2020-11898

8. Орехов В.В., Алексеев Г.В. Прогноз влияния строительства подземного комплекса на окружающую застройку // Вестник МГСУ. 2017. Т. 12. № 8 (107). С. 839–845. DOI: 10.22227/1997-0935.2017.8.839-845

9. Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Prediction of technological settlements for existing buildings during underground construction // 17th European conference on soil mechanics and geotechnical engineering, ECSMGE 2019 — proceedings. 2019. DOI: 10.32075/17ECSMGE-2019-0194. EDN RIVUEE.

10. Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Technological Settlements of the Surrounding Buildings during the Construction of Deep Pit Fences // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2023. Vol. 60. Issue 1. Pp. 15–21. DOI: 10.1007/s11204-023-09858-3

11. Wang H. Earth human settlement ecosystem and underground space research // Procedia Engineering. 2016. Vol. 165. Pp. 765–781. DOI: 10.1016/j.proeng.2016.11.774

12. Chen J., Huang L., Su L. Toward a more compact and sustainable city — the use of underground space for Chinese mainland cities // Green Building, Environment, Energy and Civil Engineering. 2016. Pp. 341–344. DOI: 10.1201/9781315375106-73

13. Храбатина Н.В., Пусный Л.А., Дубино А.М. Освоение подземного пространства мегаполисов // Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова. 2018. № 1. С. 61–65. DOI: 10.12737/article_5a5dbf083529a8.09766561. EDN YNSCND.

14. Осокин А.И., Денисова О.О., Шахтарина Т.Н. Технологическое обеспечение подземного строительства в условиях городской застройки // Жилищное строительство. 2014. № 3. С. 16–24. EDN RXOKJB.

15. Мангушев Р.А., Осокин А.И., Левинская П.Г. Перспективы устройства подземных паркингов в условиях стесненной застройки исторического центра Санкт-Петербурга // Жилищное строительство. 2019. № 4. С. 3–18. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-4-3-18. EDN MDIWKD.

16. Долев А.А. Риски при устройстве котлованов для строительства Московского метрополитена // Метро и тоннели. 2022. № 1. С. 13–16. EDN OSXMBV.

17. Lebedev M.O., Romanevich K.V. Risk management in the development of underground space in Russian cities // Reliability: Theory & Applications. 2022. Vol. 17. Special Issue 4 (70). Pp. 146–159. DOI: 10.24412/1932-2321-2022-470-146-159

18. Mikhaylova Т., Parshin D., Shoshinov V., Trebukhin A. Architectural and town-planning reconstruction problems of the city of Voronezh // E3S Web of Conferences. 2018. Vol. 33. P. 01033. DOI: 10.1051/e3sconf/20183301033

19. Ponomarev A.B., Kaloshina S.V. Influence of Slab Foundations Constructed in Dense Urban Settings on Settlement of Existing Buildings // Soil Mechanics and Foundation Engineering. 2013. Vol. 50. Issue 5. Pp. 194–199. DOI: 10.1007/s11204-013-9233-9

20. Ильичев В.А., Никифорова Н.С., Готман Ю.А., Тупиков М.М., Трофимов Е.Ю. Анализ применения активных и пассивных методов защиты существующей застройки при подземном строительстве // Жилищное строительство. 2013. № 6. С. 25–27. EDN QILIVF.

21. Калошина С.В., Кудашева М.И., Золотозубов Д.Г. Исследование влияния разработки траншеи на дополнительные осадки существующего здания // Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура. 2018. Т. 9. № 4. С. 115–130. DOI: 10.15593/2224-9826/2018.4.11

22. Nikiforova N., Konnov A., Zakirova A. The choice of effective geotechnologies to ensure the preservation of historic buildings during their renovation with the underground space development // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 463. P. 042012. DOI: 10.1088/1757-899X/463/4/042012

23. Мангушев Р.А., Конюшков В.В., Кондратьева Л.Н., Кириллов В.М. Методика расчета технологической осадки основания фундаментов зданий соседней застройки при устройстве котлованов // Жилищное строительство. 2019. № 9. С. 3–11. DOI: 10.31659/0044-4472-2019-9-3-10. EDN FMGQTO.

24. Пономарев А.Б., Калошина С.В., Захаров А.В., Безгодов М.А., Шенкман Р.И., Золотозубов Д.Г. Результаты геотехнического моделирования влияния устройства глубокого котлована на существующую застройку // Вестник Пермского нацио-нального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. 2014. № 4. С. 188–201. EDN SFACJP.

25. Строкова Л.А., Тарек С.С.Т., Голубева В.В., Иванов В. Численное моделирование влияния упрочнения грунтового массива цементно-песчаной инъекцией на деформации основания // Известия Томского политехнического университета. 2017. Т. 328. № 10. С. 6–17. EDN ZWHCVH.

26. Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. 4-е издание. М., 2000. 318 с.

27. Полищук А.И. Основы проектирования и устройства фундаментов реконструируемых зданий. Нортхэмптон; Томск : STT, 2004. 476 с.