Что является объектом подземного строительства
Underground structures. Design principles
Дата введения 2016-09-01
Предисловие
Сведения о своде правил
1 ИСПОЛНИТЕЛЬ — Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений им.Н.М.Герсеванова (НИИОСП им.Н.М.Герсеванова) — институт АО «НИЦ «Строительство»
2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 465 «Строительство»
3 ПОДГОТОВЛЕН к утверждению Департаментом градостроительной деятельности и архитектуры Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства Российской Федерации (Минстрой России)
5 ЗАРЕГИСТРИРОВАН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)
6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего свода правил соответствующее уведомление будет опубликовано в установленном порядке. Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования — на официальном сайте разработчика (Минстрой России) в сети Интернет
Введение
Настоящий свод правил разработан с учетом обязательных требований, установленных в Федеральном законе от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ «О техническом регулировании», Федеральном законе от 29 декабря 2004 г. N 190-ФЗ «Градостроительный кодекс Российской Федерации», Федеральном законе от 30 декабря 2009 г. N 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и содержит основные геотехнические требования, которые следует соблюдать при проектировании, реконструкции, капитальном ремонте подземных сооружений различного назначения, а также заглубленных частей зданий.
Свод правил выполнен авторским коллективом НИИОСП им.Н.М.Герсеванова — институтом АО «НИЦ «Строительство» (д-р техн. наук
1 Область применения
Настоящий свод правил устанавливает основные геотехнические требования и распространяется на проектирование новых и реконструируемых подземных сооружений и заглубленных частей зданий (далее — подземные сооружения).
Настоящий свод правил не распространяется на проектирование магистральных трубопроводов, могильников для захоронения, сооружений специального назначения, а также сооружений, возводимых на многолетнемерзлых грунтах.
2 Нормативные ссылки
В настоящем своде правил использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 20522-2012 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний
ГОСТ 24846-2012 Грунты. Методы измерения деформаций оснований зданий и сооружений
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30416-2012 Грунты. Лабораторные испытания. Общие положения
ГОСТ 30672-2012 Грунты. Полевые испытания. Общие положения
ГОСТ 31937-2011 Здания и сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния
СП 20.13330.2011 «СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия»
СП 21.13330.2012 «СНиП 2.01.09-91 Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах»
СП 22.13330.2011 «СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений»
СП 23.13330.2011 «СНиП 2.02.02-85 Основания гидротехнических сооружений»
СП 24.13330.2011 «СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты»
СП 28.13330.2012 «СНиП 2.03.11-85 Защита строительных конструкций от коррозии» (с изменением N 1)
СП 35.13330.2011 «СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы»
СП 43.13330.2012 «СНиП 2.09.03-85 Сооружения промышленных предприятий»
СП 45.13330.2010 «СНиП 3.02.01-87 Земляные сооружения, основания и фундаменты»
СП 47.13330.2012 «СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения»
СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства»
СП 63.13330.2010 «СНиП 52-01-2003 Бетонные и железобетонные конструкции. Основные положения» (с изменениями N 1, N 2)
СП 91.13330.2012 «СНиП II-94-80 Подземные горные выработки»
СП 102.13330.2012 «СНиП 2.06.09-84 Туннели гидротехнические»
СП 103.13330.2012 «СНиП 2.06.14-85 Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод»
СП 116.13330.2011 «СНиП 22-02-2003 Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения»
СП 122.13330.2012 «СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные»
СанПиН 2.1.7.1287-03 Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы
Примечание — При пользовании настоящим сводом правил целесообразно проверить действие ссылочных стандартов и сводов правил в информационной системе общего пользования — на официальном сайте федерального органа исполнительной власти в сфере стандартизации в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты», который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год. Если заменен ссылочный документ, на который дана недатированная ссылка, то рекомендуется использовать действующую версию этого документа с учетом всех внесенных в данную версию изменений. Если заменен ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, то рекомендуется использовать версию этого документа с указанным выше годом утверждения (принятия). Если после утверждения настоящего свода правил в ссылочный документ, на который дана датированная ссылка, внесено изменение, затрагивающее положение, на которое дана ссылка, то это положение рекомендуется применять без учета данного изменения. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, рекомендуется применять в части, не затрагивающей эту ссылку. Сведения о действии сводов правил целесообразно проверить в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов.
3 Термины, определения и обозначения
3.1 В настоящем своде правил применены следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 барражный эффект: Эффект, возникающий вследствие полного или частичного перекрытия водоносного горизонта подземным сооружением и проявляющийся в подъеме уровней подземных вод перед преградой фильтрационному потоку и их снижении за ней.
3.1.2 верификация: Проверка, способ подтверждения каких-либо положений, расчетных алгоритмов, программ и процедур путем их сопоставления с опытными (эталонными или эмпирическими) данными, алгоритмами и результатами.
3.1.3 геотехническая категория: Категория сложности объекта строительства, определяемая в зависимости от его уровня ответственности и сложности инженерно-геологических условий площадки.
геотехнический мониторинг: Комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения, его основания, в том числе грунтового массива, окружающего (вмещающего) сооружение, и конструкций сооружений окружающей застройки.
Геотехнический мониторинг осуществляется в период строительства и на начальном этапе эксплуатации вновь возводимых или реконструируемых объектов.
3.1.5 геотехнический прогноз: Комплекс работ аналитического и расчетного характера, цель которых — качественная и количественная оценка поведения оснований, фундаментов и конструкций проектируемого сооружения и окружающей застройки в процессе строительства и в начальный период эксплуатации.
3.1.6 гидрогеологический прогноз: Комплекс работ расчетного характера для качественной и количественной оценки изменений гидрогеологических условий, вызванных строительством.
3.1.7 грунтовый анкер: Конструктивный элемент, воспринимающий выдергивающие усилия, передаваемые на основание конструкциями, взаимодействующими с грунтом; анкер состоит, как правило, из трех частей: оголовка, свободной части и корня.
3.1.8 жесткость: Мера податливости тела или материала деформациям.
зона влияния нового строительства или реконструкции: Расстояние, за пределами которого негативное воздействие на окружающую застройку пренебрежимо мало.
3.1.10 извлекаемый анкер: Грунтовый анкер, свободная часть которого подлежит извлечению после вывода анкера из работы.
инженерная цифровая модель местности; ИЦММ: Форма представления инженерно-топографического плана в цифровом векторно-топологическом виде для обработки (моделирования) на ЭВМ и автоматизированного решения инженерных задач. ИЦММ состоит из цифровой модели рельефа (ЦМР) и цифровой модели ситуации (ЦМС).
инженерно-геотехнические изыскания: Комплекс геотехнических работ и исследований с целью получения исходных расчетных значений для проектирования фундаментов, опор и др. на участках размещения объектов капитального строительства и индивидуального проектирования, необходимых и достаточных для построения расчетной геомеханической модели взаимодействия зданий и сооружений с основанием.
3.1.13 компенсационное нагнетание: Способ защиты существующих объектов от дополнительных деформаций при возведении рядом подземных сооружений путем предотвращения или минимизации таких деформаций за счет нагнетания в грунт твердеющих растворов через инъекторы, располагаемые между строящимся и защищаемым объектами.
3.1.14 контактная модель: Модель, учитывающая совместность деформаций конструкций сооружения с деформируемым основанием, в которой напряженно-деформированное состояние основания не рассматривается, а рассматривается только связь между напряжениями и перемещениями на контакте «сооружение-основание».
3.1.15 контактный элемент: Конечный элемент, позволяющий моделировать как наличие, так и отсутствие совместных деформаций на контакте конструкции с грунтовым основанием.
3.1.16 корень анкера: Часть грунтового анкера, обеспечивающая передачу выдергивающего усилия от сооружения на грунтовое основание вне зоны активных деформаций.
3.1.17 наблюдательный метод: Метод проектирования, предполагающий возможность корректировать проект на основании результатов геотехнического мониторинга.
3.1.18 надзор за строительством: Комплекс специальных мероприятий, проводимых заказчиком, проектировщиком и организацией, осуществляющей научно-техническое сопровождение и мониторинг, а также другими контролирующими государственными организациями по обеспечению безопасности строительства и последующей эксплуатации строящегося сооружения и окружающей застройки.
научно-техническое сопровождение: Комплекс работ научно-аналитического, методического, информационного, экспертно-контрольного и организационного характера, осуществляемых в процессе изысканий, проектирования и строительства в целях обеспечения надежности сооружений с учетом применения нестандартных расчетных методов, конструктивных и технологических решений.
подземное сооружение или подземная часть сооружения: Сооружение или часть сооружения, расположенная ниже уровня поверхности земли (планировки).
3.1.21 поэтапные (постадийные) расчеты: Последовательные численные расчеты, выполняемые по деформированной схеме сооружения, учитывающие реальную стадийность и очередность возведения сооружения, влияющие на напряженно-деформированное состояние подземного сооружения и основания.
ИсточникПОДЗЕ́МНЫЕ СООРУЖЕ́НИЯ
ПОДЗЕ́МНЫЕ СООРУЖЕ́НИЯ, объекты строительства, гл. части которых располагаются под поверхностью земли. По функциональному назначению П. с. делятся: на предприятия горнодобывающей пром-сти (угольные, рудные и нерудные шахты); транспортные объекты (ж.-д., автодорожные, пешеходные, судоходные тоннели, тоннели и станции метрополитена, вокзалы); гидротехнич. объекты (водопропускные тоннели, машинные залы ГЭС, АЭС и др.); хранилища газа, нефтепродуктов, питьевой воды, вин, продуктов питания и пром. товаров; объекты гор. хозяйства (склады, АТС, трансформаторные подстанции, автостоянки и гаражи, архивы, спорткомплексы, зрелищные предприятия, коммунальные тоннели); н.-и. объекты (коллайдеры, лаборатории, аэродинамич. трубы, измерит. станции); предприятия оборонного характера и воен. объекты (убежища, заводы, мор. базы, аэродромы, госпитали).
ИсточникРаздел 7. Заглубленные и подземные сооружения
Подземным называют сооружение (или его часть), расположенное ниже планировочной отметки грунта. Простейшими видами подземных сооружений являются подвалы жилых домов.
Наиболее распространёнными видами подземных сооружений по назначению являются: подземные гаражи, спортивные, рекреационные помещения, залы для зрелищных мероприятий и т.д.; сооружения промышленно-технологического назначения (емкости водопроводных и канализационных сетей, заглубленные части дробильно-сортировочных цехов, металлургических производств, подземные атомные котельные и т.п.); убежища ГО; пешеходные и коммуникационные тоннели; жилые дома; подпорные стены.
Достоинства подземных сооружений: сокращение потерь тепла через стены и соответствующая двух – трёхкратная экономия на отоплении, сохранение дневной поверхности грунта для других целей, повышение прибыли с единицы площади городских территорий, сокращение расходов на наружный косметический ремонт, повышение пожаробезопасности, защищённость помещений от внешних воздействий.
Ограждающей называют постоянную конструкцию, закрепляющую выработку подземного сооружения и образующую его внутреннюю поверхность. В ограждающую конструкцию входят стены, днище и верхнее перекрытие подземного сооружения. Ограждающая конструкция воспринимает нагрузки и воздействия, обеспечивает прочность, трещиностойкость, жесткость и устойчивость подземного сооружения, а также изоляцию внутреннего объёма сооружения от внешней среды с учётом требований теплоизоляции, гидроизоляции, звукоизоляции.
Проектирование подземного сооружения состоит из следующих этапов:
разработка объёмно-планировочного решения (архитектуры) в соответствии с функциональным назначением сооружения;
выбор наиболее экономичного способа строительства с учётом глубины заложения подошвы сооружения, грунтовых и гидрогеологических условий, наличия близкорасположенных строений;
решение вопроса водозащиты и гидроизоляции;
расчёт внешних нагрузок от грунта и сбор внутренних нагрузок;
расчёт и определение параметров ограждающих и внутренних конструкций;
выбор способов временного поддержания стен котлованов (при котлованном способе строительства) и расчёт параметров крепления.
7.2. Способы строительства подземных сооружений.
Данные способы делятся на две группы: способы строительства с поверхности и подземные.
Способы строительства с поверхности включают способы котлованный, опускного колодца и «стена в грунте».
Подземные способы строительства, используемые главным образом при проходке тоннелей на глубине более 10 м., излагаются в курсе «Подземные сооружения».
7.2.1. Котлованный способ.
Откапывается котлован и в нём обычными способами возводится будущее подземное сооружение. После завершения строительства котлован засыпается грунтом. При использовании этого способа обеспечиваются наиболее благоприятные условия укладки бетона, возможность устройства наружной гидроизоляции. Строительные нагрузки на ограждающие конструкции при этом способе строительства не превосходят эксплуатационные.
Недостатком котлованного способа является необходимость резервировать значительные площади поверхности за контуром возводимого сооружения при откосе стен котлована под устойчивыми углами откоса или крепления вертикальных стен. Это обстоятельство обычно ограничивает применение котлованного способа глубиной 5…7 м.
7.2.2. Способ опускного колодца. (см.6.1).
7.2.3. Способ «стена в грунте».
Сущность способа «стена в грунте» заключается в устройстве стен из монолитного или сборного железобетона в узких и глубоких траншеях. В процессе разработки грунта устойчивость стен траншей обеспечивается за счёт заполнения траншеи глинистыми растворами (суспензиями), обладающими тиксотропными свойствами. После разработки траншеи заданных размеров глинистый раствор замещается различного рода материалами, которые образуют в грунте несущие конструкции.
1) возможность устройства подземных сооружений вблизи существующих зданий и сооружений без нарушения их устойчивости и создания дополнительных динамических нагрузок, что особенно важно при проведении реконструкции объектов;
2) исключение необходимости крепления стенок котлованов шпунтом, отказ от дорогостоящих способов водопонижения и замораживания при высоком уровне грунтовых вод;
3) сокращение трудоёмкости возведения фундаментов ограждающих конструкции и противофильтрационных завес за счёт высокой степени механизации производства работ.
Применение способа «стена в грунте» не допускается на площадках с геологически неустойчивыми условиями (карст, оползни и т.п.), в крупнообломочных грунтах с незаполненными пустотами между зернами грунта, в грунтах текучей консистенции.
Подземные стены подразделяют на траншейные и свайные из соприкасающихся и пересекающихся свай (рис. ). Траншейные стены могут сооружаться непрерывными или секциями. Траншейные и свайные стены классифицируются: по назначению – несущие и противофильтрационные; по материалу – железобетонные, бетонные, грунтоцементные, глинистые, комбинированные; по способу изготовления – монолитные, сборные, сборно-монолитные.
Ещё одним достоинством способа «стена в грунте» является то, что он позволяет устраивать стены любой сколь угодно сложной формы в плане (рис. ). Недостаток способа – необходимость ведения бетонирования под глинистым раствором, что не обеспечивает высокого качества бетона и полной водонепроницаемости.
Варианты способа «стена в грунте»:
а) откопка траншеи шириной 0,5…1,2 м. захватками длиной 3…6 м. плоским грейфером и устройство стены из монолитного железобетона путём опускания арматурных каркасов и бетонирования методом вертикальной перемещающейся трубы (ВПТ);
б) откопка траншеи тем же способом и устройство стены из опускаемых в траншею железобетонных плит заводского изготовления;
в) устройство стены в виде секущихся буронабивных свай.
Вариант «в» представляет собой наиболее щадящую технологию в отношении сохранности близстоящих сооружений. Выполняется он обычно таким образом (рис. ).
Под защитой глинистого раствора проходятся и сразу бетонируются методом ВПТ скважины 1 и 2. Через сутки – две после схватывания бетона в них проходится скважина 3, в неё опускается арматурный каркас и производится бетонирование. Далее в порядке номеров проходятся и бетонируются все скважины ряда, все нечётные при этом имеют арматурный каркас.
Рис.75. Стена в грунте из секущихся свай.
7.3. Методы расчёта подземных и заглубленных сооружений.
Расчёт подземных конструкций производят, как правило, по предельным состояниям первой группы (по устойчивости), а при необходимости – и по предельным состояниям второй группы (по деформациям).
При расчёте подземных сооружений учитываются постоянные, временные длительные, кратковременные и особые нагрузки и воздействия, возникающие в условиях строительства и эксплуатации, а для сборных элементов также нагрузки, возникающие при их изготовлении, транспортировании, складировании и монтаже. К особым нагрузкам при опускании колодцев относят дополнительное давление грунта при перекосе колодца.
Стены круглых в плане сооружений, имеющие вертикальные стыки, рассчитываются по методике расчёта опускных колодцев и оболочек; стены прямоугольных (линейных) сооружений, а также круглых, не имеющих стыков, – методом «упругой линии».
Несущая способность секций траншейных и свайных стен, используемых в качестве опор глубокого заложения, определяется как для набивных свай – столбов в соответствии с главой СНиП 2.02.03-85. Коэффициенты условий работы следует принимать и
Расчёт траншейных и свайных стен, устраиваемых способом «стена в грунте», в зависимости от конструктивной схемы сооружения производится по схеме консольной конструкции, защемлённой в грунте, или по схеме конструкции с одним или несколькими ярусами распорок или анкеров.
При наличии соответствующей программы рекомендуется сооружения, устраиваемые способом «стена в грунте», рассчитывать методом конечных элементов на ЭВМ.
7.4. Расчёт давления грунта на стенки сооружений.
7.4.1. Вертикальное давление грунта.
Если минимальный горизонтальный размер подземного сооружения b (ширина) равен или превышает толщину слоя грунта над кровлей h, то вертикальное давление на кровлю сооружения равно полному весу столба грунта над сооружением:
где – удельный вес грунта и мощность слоёв грунта над кровлей, – сплошная равномерно распределённая нагрузка на поверхности.
где — поправочный коэффициент, определяемый по графикам проф. Клейна.
7.4.2. Горизонтальное давление грунта.
Стены подземных сооружений рассчитывают на горизонтальное давление грунта с учётом нагрузки, расположенной на прилегающей территории.
Горизонтальные составляющие активного и пассивного давления для вертикальных стен при горизонтальной поверхности грунта
где – вертикальное давление грунта и распределённой нагрузки на поверхности; и С – расчётные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта; и – коэффициенты активного и пассивного давления грунта
Активное давление грунта действует не по всей поверхности стен, а лишь начиная с глубины от поверхности:
7.4.3. Давление подземных вод.
Давление подземных вод на ограждающие конструкции подземных сооружений
где – напор (высота столба воды); – удельный вес воды.
7.5. Крепление выработок.
Для крепления вертикальных стен котлованов используются распорные, подкосные, закладные, шпунтовые консольные и заанкерованные крепления.
Распорные крепления применяют в грунтах, которые непродолжительное время сохраняют вертикальный откос. Щиты выполняются из досок или рифлёного металла, распорки – металлические винтовые. В широких котлованах щиты подпираются подкосами.
Для поддержания стен глубоких и больших в плане котлованов применяют закладные крепления. В водонасыщенных глинистых грунтах и в мелкозернистых песках с плывунными свойствами надёжным видом крепления являются шпунтовые стены. При глубине котлована более 6 м. или при установленной расчётом необходимости погружения шпунта до глубины, более удвоенной глубины котлована, применяется распорное, а в широких котлованах – анкерное крепление шпунтовых стен.
Рис.76. Грунтовые анкеры:
а – траншейный; б – инъекционный;
1 – тяга; 2 – анкерный блок;
3 – засыпка траншеи; 4 – корень.
Применение анкеров допускается во всех грунтах, за исключением глинистых текучей и текучепластичной консистенции, торфов, илов. Наиболее распространённые типы анкеров – траншейные и инъекционные.
Источник