Особые условия организация строительства

При проектировании зданий и сооружений для строительства в сейсмических районах учитывают интенсивность сейсмического воздействия и его повторяемость.

Интенсивность сейсмического воздействия в России и ряде других европейских стран принято оценивать по 12-балльной шкале (1 балл — самое слабое проявление, 12 баллов — катастрофа). Землетрясением называют упругие колебания земной коры, вызванные в большинстве случаев тектоническими процессами в ее толще, часто связанные с извержением вулканов или обвалами потолков подземных карстовых пород.

Землетрясения силой в 6 баллов и меньше не вызывают заметных повреждений в строениях и, как правило, практически не учитываются. При землетрясениях в 7 баллов в зданиях могут появиться трещины и другие повреждения в стенах каменных зданий, в 8 баллов — значительные повреждения и отдельные разрушения, в 9 баллов — сильные разрушения и обвалы зданий, если они возведены без антисейсмических мероприятий. Возведение зданий и сооружений в районах с сейсмичностью 9 баллов и выше в нашей стране, как правило, не допускается.

#129 Перезагрузка, 11.02.2023

Разработаны карты сейсмического районирования, где указаны все районы, подверженные землетрясениям в 6 баллов и выше. Сейсмическими районами на территории России считаются регионы Прибайкалья, Чукотки, Сахалина, Дальнего Востока, Алтая, Камчатки и Северного Кавказа. Эти регионы составляют около 15% площади России и расположены в различных климатических условиях.

Сейсмическими считают районы, в которых имеют место землетрясения силой 6 баллов и выше. При проектировании сейсмичность конкретной строительной площадки должна быть уточнена по табл. 1 СНиПа 11-7-81* по данным геологических и гидрогеологических изысканий. Уточнив сейсмичность площадки, определяют по табл. 4 указанных норм расчетную сейсмичность проектируемого объекта, которая в зависимости от его назначения, значимости, количества людей и т.д. может равняться сейсмичности площадки, быть ниже ее на 1 балл или выше.

Способность здания или сооружения противостоять сейсмическим воздействиям называют сейсмостойкостью. Для достижения необходимой сейсмостойкости зданий, строящихся в сейсмических районах, необходимо учитывать, что на конструкции действуют не только обычные, но и горизонтальные пульсирующие нагрузки, возникающие во время землетрясения. Эти нагрузки носят циклический характер и могут действовать в различных направлениях.

Обеспечение сейсмостойкости зданий и сооружений достигается осуществлением градостроительных, объемно-планировочных и конструктивных мероприятий.

При решении вопросов планировки населенных мест в сейсмических районах рекомендуется территорию зонировать с расчленением незастраиваемыми пространствами (зеленые насаждения, площади, каналы). Кроме того, нормы предусматривают возможное увеличение (на 15—20%) ширины улиц и разрывов между зданиями.

Объемно-планировочное и конструктивное решения должны удовлетворять условиям симметрии и равномерного распределения масс и жесткостей. Если по функциональным и архитектурно-планировочным соображениям нельзя избежать сложной и асимметричной формы здания в плане, то его следует разделить антисейсмическими швами на отсеки простой формы без входящих углов. Эти швы применяют также при размерах здания в плане, превышающих нормативные (рис. 8.1, 8.2).

Зоны с особыми условиями использования территории / Ограничения и обременения земельных участков

Рис. 8.1. Пример членения здания антисейсмическими швами (1)

Рис. 8.2. Схема и детали антисейсмических связей: а— железобетонные фундаментные балки каркасного здания; б, в — детали антисейсмических поясов в кирпичных стенах; 1 — фундаменты под колонны; 2 — железобетонные фундаментные балки; 3 — железобетонное перекрытие;

• 4 — закладные детали; 5 — антисейсмический железобетонный пояс; 6 — анкерные связи;
• 7 — продольная арматура диаметром 10-12 мм;
• 8 — хомуты диаметром 6 мм

Антисейсмические швы устраивают в зданиях с несущими стенами постановкой двойных стен, а в каркасных зданиях — двойных рам. Ширина швов должна обеспечивать свободное горизонтальное смешение элементов. В фундаментах, если только они не являются одновременно осадочными, швы можно не делать.

Фундаменты здания или его отсеков, как правило, необходимо закладывать на одном уровне. Под несущие каменные стены надо применять ленточные фундаменты. При устройстве свайных фундаментов следует отдавать предпочтение сваям- стойкам. В зданиях каркасного типа фундаменты под колонны делают железобетонными, монолитными и сборными, связывая их между собой фундаментными балками.

Устойчивость и пространственная жесткость здания с несущими каменными стенами обеспечиваются их соответствующим расположением и усилением антисейсмическими поясами, которые устраивают по всей протяженности наружных и внутренних стен на уровне перекрытий всех этажей, включая перекрытие над подвалом.

Такие пояса выполняют из монолитного или сборного железобетона или металла (для каменных стен). Монолитные пояса должны иметь непрерывное армирование, а сборные пояса должны быть соединены в жесткую горизонтальную раму сваркой закладных деталей или замоноличиванием выпусков арматуры.

Антисейсмические пояса должны иметь ширину, как правило, равную толщине стены. При толщине стены более 500 мм пояса могут быть на 120 мм меньше ширины. Высота пояса чаще всего принимается более 150 мм.

В каменных зданиях в пределах отсека конструктивные решения элементов и материалы для них необходимо принимать одинаковыми, а простенки и проемы — одной ширины. В местах примыкания стен укладывают арматурные сетки.

Узлы железобетонных каркасов необходимо усиливать путем установки арматурных сеток или замкнутой поперечной арматуры.

В качестве ограждающих конструкций каркасных зданий рекомендуется применять легкие навесные панели.

Для крупнопанельных зданий преимущество имеют схемы с продольными и поперечными несущими стенами. При этом должна быть обеспечена совместная их работа с конструкциями перекрытий. Расстояние между поперечными стенами не должно превышать 6,5 м.

Перекрытия и покрытия должны представлять собой жесткий горизонтальный диск, который получают путем анкеровки плит и заливки швов между ними цементно-песчаным раствором, устройства монолитных обвязок с соединением плит перекрытий, а также устройств связей в виде шпонок, выпусков петель и анкеров между плитами и элементами каркаса.

Необходимо предусматривать также мероприятия по упрочнению лестниц, перегородок и других конструктивных элементов.

Кладка печей и дымовых труб должна быть укреплена металлическим каркасом и заключаться в кожух из кровельной стали. Для деревянных зданий (бревенчатых и брусчатых) жесткость углов обычно обеспечивают постановкой связей или рубкой стен с остатком.

В каркасных деревянных зданиях предусматривают устройство дополнительных элементов жесткости в плоскости стен (раскосы, косая обшивка) и перекрытий (диагональный настил черного пола). Стены должны быть надежно заанкерены с фундаментом.

Осуществление перечисленных мероприятий по обеспечению сейсмостойкости зданий и сооружений приводит к увеличению их сметной стоимости на 4—12%.

Источник: studref.com

Противооползневые мероприятия

Защита от оползней, базовые принципы

Главное внимание инженера в геотехнической практике должно быть направлено на предупреждение оползней и стабилизацию склонов. Если нельзя из­бежать участков с развитием оползней, воздействие их на склон должно быть сведено до минимума; в этом случае необходимы детальные исследования и должны быть предложены соответствующие мероприятия по стабилизации.

Защита от оползней должна разрабатываться в составе комплексного геотехнического проектирования, в составе которого как правило, содержатся следующие виды работ:

• сбор, изучение и анализ исходных данных: картографических материалов, данных о рекогносцировочных работах, предпроектные проработки и пр.;
• исследовательские работы вкл. работы по геологоразведке, натурных испытаний, планирования и реализации работ по мониторингу, проведение опытных откачек из геологических скважин, лабораторных и полевых исследований физико-механических параметров горных пород и др.;
• разработка проектной документации территориального или общестроительного уровня, разработка мероприятий по предупреждению, по предотвращению опасных склоновых процессов и явлений, разработка технических решений по устройству противооползневых защитных сооружений и конструкций, разработка проекта мониторинга на период эксплуатации защитных конструкций, физическое и/или математическое моделирование (аналитическое или численное) условий строительства защитных сооружений и условий развития опасных процессов или явлений, подготовка рабочей документации и др.;
• сопровождение строительных работ, организация и ведение технического мониторинга за развитием опасных процессов, уточнение и корректировка данных инженерных-изысканиий, корректировка проектной и рабочей документации на строительство и др.

Противооползневые геотехнические мероприятия весьма разнообразны и намечаются в зависимости от их состояния и стадии развития. Когда оползень находится в первой стадии своего развития, правильная противооползневая профилактика и соответствующие предупредительные меры могут оказаться вполне достаточными для обеспечения его устойчивости. Оползни, находящиеся в активной стадии развития, требуют применения радикальных мер борьбы с ними.

Изучение оползней

Геотехническая деятельность по изучению оползней определяется теми же принципами, что и исследования, проводимые для других инженерных работ; однако особое внимание уделяется некоторым условиям и факторам.

Прежде всего инженер-геотехник должен выработать рабочую гипотезу о типах существующих или потенциально возможных движений масс на склонах, местоположении и форме поверхности или зоны скольжения и о факторах, которые могут вы­звать деформации склона. Эти предположения должны быть подтверждены полевыми исследованиями и аналитическими или численными расчетами. В дополнение к геологическим условиям необходимо изучить некоторые другие характеристики.

• Должны быть установлены все ослабленные поверхности, по которым могут произойти смещения пород, такие, как плоскости напластования, разрывы, протяженные трещины или поверхности скольжения древних недействующих оползней. Рекомендуется изучение микрорельефа местности и исследование уступов на склоне и у его подошвы.
• В существующих оползнях определяется положение поверхности или зоны скольжения путем изучения керна буровых скважин. В скважинах положение поверхности скольжения иногда может быть установлено по искривлению ствола скважины. В особых случаях должна быть пройдена разведочная штольня, которая будет служить, кроме того, дренажной галереей.
• В существующих оползнях должны быть установлены линии реперов, а их вертикальные и горизонтальные смещения необходимо регистрировать через соответствующие интервалы времени. Глубина поверхности скольжения может быть определена по векторам перемещения.

В существующих оползнях головная часть оползня должна быть детально изучена. Широкая зона развития трещин, падающих в сторону склона, указывает на глубокий оползень.

• На опасных склонах необходимо определить пути питания пород атмосферными и подземными водами. С этой целью на различных глубинах в зависимости от предполагаемых гидрогеологических условий должны быть установлены пьезометры. В слабоводопроницаемых породах рекомендуется устанавливать приборы для измерения порового давления.
• Должны быть измерены напряжения в нескольких точках на поверхности земли.

Расчеты устойчивости склонов

При изучении инженерно-геологических условий залегания пород необходимо определить состав, строение, состояние, физико-механические характеристики пород: удельный вес, пористость, коэффициент трещиноватости, удельное сцепление и угол внутреннего трения, сопротивление породы на сжатие и на сдвиг и др. Геотехнические расчеты направлены на получение объективной количественной оценки устойчивости склонов, на реологические параметры деформирования или скорости смещения пород и др.

Эти данные можно получить на основе математического моделирования, выполнения численных или аналитических расчетов. Из описаний выше видно, насколько сложными могут быть причины и развитие де­формаций склонов. Так как в сложных случаях геотехнические ра­счеты не всегда обеспечивают достоверные результаты, необходимо решить вопрос о правомерности их применения, чтобы не дискредитировать этот полезный метод. В крайних случаях комплексный геотехнический расчет может быть применен для объяснения данной задачи, так как он покажет, каким образом изменение факто­ров, направленное на укрепление склона и стабилизацию оползня, улучшит их современное состояние.

В подавляющем большинстве случаев выполняемые геотехнические расчеты имеют характер расчетов устойчивости. При изучении движений склонов необходимо определить коэффициент запаса устойчивости, т. е. величину, равную отношению сил, оказывающих сопротивление движению, к движущим силам, представляющим тангенциальную составляющую силы тяжести, которая вызывает оползание. Сопротивление определяется прочностью по­роды и возрастает с увеличением нормальных напряжений.

Следовательно, нормальная составляющая силы тяжести также входит в геотехнический расчет. Ниже поверхности грунтовых вод или под действием порового давления составляющая уменьшается при увеличении противодавления. Следует добавить, что коэффициент запаса, вернее его обратная величина, выражает долю прочности пород, необходимую для устойчивости склона.

Дальнейшие расчеты являются в настоящее время предметом дискуссий и требуют обширных знаний механики грунтов и механики скальных пород. В качестве начальной информации достаточно познакомиться с графиками Лобасова; они действительны для F=1 и только для U=0. Так как необходимо вводить определенную величину F (например, для склонов, сложенных глинистыми грунтами, она составляет 1,7), то величины с и ф должны быть уменьшены.

Недостатки геотехнических расчетов в целом сводятся к невозможности объективно оценить всю картину инженерно-геологических условий, характера нагрузок и воздействий, их стохастическую природу, в том числе за счет ограниченности получения исходных данных и ограниченности используемых расчетных методологий. Поэтому, задача по оценке устойчивости склона, по оценке развитию геологических и геотехнических процессов должна также выполняться на основе качественного экспертного анализа.

В существующих оползнях, для которых остаточное сопротивление породы определяется обратным рас­четом устойчивости склона при Ку=1, относительно небольшое увеличение F (например, до 1,15) достаточно для стабилизации склона.

Очевидно, что изучение устойчивости склонов заслуживает большого внимания и с теоретической точки зрения.

Противооползневые геотехнические методы

Комплексный геотехнический подход, который должен применяться для укрепления склонов упоминался в описании выше; здесь дается обзор и основных способов и методов защиты от оползней которые закладываются на этапе геотехнического проектирования.

Планировка склона

Устойчивость опасного склона может быть обеспечена срезкой вверху, т. е. уменьшением веса актив­ной части оползня и пригрузкой в его основании. Это особенно важно для склонов, масса пород которых не уменьшается вследствие поднятия. Разработка и удаление грунтов из выемок осуществляются мощными машинами, при этом необходимо соблюдать осторожность, чтобы не нарушить устойчивость склона над оползнем при его планировке. Когда в подошве склона создается контрбанкет, рекомендуется обеспечить дренирование подстилающих слоев.

Дренирование оползня

Важным фактором, контролирующим движения масс на склонах, является гидростатическое давление, которое действует как боковое давление в порах и трещинах пород и как поднимающая сила, действующая на подошву водонепроницаемых или малопроницаемых пластов.

Необходимо обеспечить отвод дождевых вод и водотоков от участка оползня наикратчайшим путем, избегая протяженных горизонтальных осушительных канав. В тех местах, где имеется возможность инфильтрации воды из канала в склон, необходимо проложить трубы. Вся дренажная система должна постоянно поддерживаться в рабочем состоянии, особенно в зимние месяцы.

Подземный дренаж представляет одну из самых необходимых мер по предотвращению оползней. Если оползшие массы имеют мощность несколько метров, то дренажные траншеи углубляются механизмами и заполняются проницаемым мате­риалом. Воды из глубоких частей массива дренируются буровыми скважинами, чаще пологонаклонными, глубины которых достигают 200 м. В северной Чехии была пробурена дренажная скважина глубиной 231 м, которая прошла в основном угольные пласты. Недостаток буровых скважин как дренажной системы состоит в том, что в разжиженных песках их редко можно пройти более чем на 60 м, и они часто заплывают. Большое преимущество дает сочетание горизонтальных и вертикальных дренажных скважин.

В равнинных областях горизонтальные скважины бурятся из выемок или из шурфов (шахт). В песчаных грунтах обычно используются колодцы, оборудованные соответствующими фильтрами и насосами. На действующих оползнях колодцы имеют меньший срок службы, чем горизонтальные дренажные скважины.

Закрепление оползневого склона

Часто рельеф склона не позволяет существенно уменьшить его средний угол и проложить дренаж. Если это и оказывается возможным, то нередко недостаточно для стабилизации склона. В этих случаях возводятся подпорные стенки, предназначенные для обеспечения равновесия сил. Геотехнические расчеты подпорных стенок выполняются очень тщательно.

Вскрытие котлована для длинной поддерживающей стены часто активизирует движение оползня. Преимуществом обладают подпорные стенки в виде свай. Глубоко забитые сваи имеют низкое сопротивление сдвиговым напряжениям, и их удерживающую способность можно увеличить путем закрепления их верха анкерами, установленными в не­смещенных породах.

Если грунтовые воды не дренированы выше подпорной стенки, то в период снеготаяния водонасыщенные поверхностные слои начнут оползать вниз по склону, часто перетекая через стенку. Следовательно, стабилизация неустойчивого склона без его дренирования не может считаться достаточной. Все вышеперечисленные противооползневые мероприятия должны сопровождаться покрытием склона проницаемым материалом для предохранения замерзания приповерхностного слоя.

Автомобильная дорога на подмываемом берегу реки Лиммат около Цюриха (Швейцария) должна была прокладываться над существующим транспортным путем. На мергелях, глинах и песчаниках нижней молассы сформировался обширный оползень, датируемый последней вюрмской межледниковой стадией.

Детальные исследования показали, что любое воздействие на оползень активизирует локальные подвижки, если не принять тщательные меры предосторожности. Поддержание откосов выемки дороги следовало поэтому осуществить с помощью свай, закрепленных в несмещенных породах.

По­скольку поступление подземных вод из песчаников и зоны раз­лома было одним из факторов, приведших к образованию оползней на склоне, водовмещающие пласты коренных пород были дренированы горизонтальными скважинами и колодцами. Опасный участок автомобильной дороги пересекался мостом. Сваи для основания опор моста были забиты в коренные по­роды. Выемки нижней автомагистрали также были закреплены сваями, а верхняя часть откоса выемки была облегчена с помощью каркасного сооружения из железобетона.

Для предотвращения оползания пород или для прекращения оползневой подвижки в определенных геологических и геотехнических условиях применяются подпорные стенки, сваи, контрбанкеты, контрфорсные столбы и др. Все эти геотехнические сооружения специально рассчитываются с учетом всех сдвигающих сил и сил удерживающих.

Основным условием при возведении подпорных сооружений является заложение их на несмещаемом фундаменте. В большинстве случаев в борьбе с оползнями применяются комплексные мероприятия: вместе с подпорными сооружениями закладываются дренажные галереи, производится уполаживающая срезка и планировка склона, устраивается контрбанкет и др.

Не исключены в геотехнической практике строительства крупных сооружений и такие противооползневые мероприятия, как полное удаление оползневых масс, например, с помощью гидромониторов.

Часто в качестве защиты от оползня, применяется цементация. Эта мера борьбы с оползнями может быть применена только в скальных трещиноватых породах при наличии пластовых трещин с уклоном к подошве оползня, частично заполненных глиной и являющихся плоскостями скольжения. Надо, однако, иметь в виду, что способ этот представляет и определенную опасность, связанную с утяжелением пород, и поэтому должен применяться с необходимыми мерами предосторожности.

Наша организация предлагает комплексные обследования оползнеопасных склонов и оползней с целью оценки их устойчивости и разработке мероприятий по предупреждению развития, предотвращению активизации оползневого процесса, а также разработки комплексного проекта инженерной защиты.

Более полную информацию по разработке геотехнического проекта инженерной защиты от оползней, по выполнению геотехнических расчетов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.

Источник: kb-sp.ru