Категории технического состояния и их влияние на дополнительные деформации зданий в зоне нового строительства

Мингалимова В.Р., Юдина И.М., Иванова С.В. Категории технического состояния и их влияние на дополнительные деформации зданий в зоне нового строительства // Инженерный вестник Дона, №4 (2025)

Процесс строительства в условиях плотной городской застройки требует тщательного анализа ситуаций, возникающих в результате инженерной деятельности людей [1–3]. Так, устройство глубоких котлованов вызывает дополнительные деформации сооружений в зоне их влияния. Необходимо отметить, что не только размеры котлованов и конструктивные особенности зданий, но и техническое состояние объектов напрямую влияет на их восприимчивость к дополнительным деформациям.

Целью данных исследований является анализ влияния категории технического состояния на дополнительные деформации зданий, расположенных в зоне нового строительства. В качестве примера рассматривается влияние строительства многофункционального жилого комплекса с подземной автостоянкой на существующие здания исторической застройки.

Комплекс возводится на набережной Москвы реки. Геологический разрез участка представляет собой слоистое напластование грунтов. В верхней части геологического разреза залегает толща техногенных грунтов, представленных рыхлыми неоднородными песками и тугопластичными суглинками. Мощность насыпных грунтов варьируется от 6 м до 1,5 м. Далее расположен слой песка разной крупности (от крупного до пылеватого) и разной плотности (от плотного до рыхлого) средней мощностью 4 м, далее – суглинки тугопластичные и супеси текучие, которые подстилаются мощной толщей песчаных грунтов.

Поскольку участок строительства расположен на набережной, уровень грунтовых вод высокий (1,0-1,5 м от дневной поверхности). Грунтовые воды оказывают серьезное влияние на строительство подземной части новых объектов и требуют выполнения работ, связанных с водопонижением. В процессе устройства котлована водопонижение осуществляется с помощью иглофильтровых установок и насосных систем.

Многофункциональный комплекс с развитой подземной частью имеет сложную конфигурацию, глубина котлована составляет 14,9 м. Ограждение котлована выполнено с помощью буросекущих свай диаметром 820 мм. Участок строительства имеет большой размер в плане и разделен на две части (рис. 1). Каждая из этих частей рассматривается отдельно, поскольку в непосредственной близости от ограждающей конструкции котлована располагаются два здания исторической застройки. Предварительная зона влияния нового строительства принимается равной 3Hk=44,7 м.

В рамках геотехнической оценки, здания, попадающие в зону влияния нового строительства, были обследованы для уточнения их технического состояния [4–6]. В результате осмотра, двум зданиям исторической застройки присвоена III категория технического состояния, что означает ограниченно-работоспособное состояние. Данная категория характеризуется снижением несущей способности конструкции из-за имеющихся дефектов и повреждений [7]. Такое техническое состояние принято называть предаварийным. А четырем другим зданиям, расположенным дальше от строительного котлована, присвоена II категория технического состояния. Здания этой категории являются работоспособными и в целом сохраняют свою конструктивную целостность [8].

Поскольку два исторических здания находятся в неудовлетворительном состоянии, разработана схема усиления фундаментов с помощью наклонных jet-свай (рис. 2) [9].

Неудовлетворительное состояние зданий культурного наследия складывается из совокупности следующих факторов:

1. Слабые грунтовые условия вследствие расположения на набережной Москвы реки.

2. Здания находятся в изношенном состоянии, срок их эксплуатации составляет более 100 лет.

3. Расстояние между ограждающей конструкцией нового котлована и зданиями культурного наследия составляет меньше 1 м.

4. Как показали численные расчеты – усиление фундаментов jet-сваями недостаточно.

Влияние нового строительства на окружающую застройку определялось с помощью численных расчётов путем моделирования напряжённо-деформированного состояния грунтового массива в ПК Midas — для зданий III категории и в ПК PLAXIS — для зданий II категории. Расчёты учитывали этапность разработки котлована, устройство траншей для прокладки инженерных коммуникаций и строительство комплекса. [10, 11]. В результате были получены прогнозируемые деформации фундаментов окружающих зданий и перемещения инженерных коммуникаций, представленные на рис. 2.

По данным расчетов, дополнительные деформации зданий III категории не превышают нормативные предельно допустимые значения – 5 мм (рис. 4) Однако, по данным мониторинга, деформации исторических зданий с учетом нового строительства на уровне нулевой отметки и выше существенно превышают это предельное значение и имеют тенденцию расти при дальнейшем увеличении нагрузки. Это объясняется близостью расположения зданий исторической застройки к новому котловану, высокой категорией их технического состояния и сложными геологическими условиями участка строительства.

Данные мониторинга и результаты расчета деформаций существующих зданий в зоне влияния нового строительства представлены на рис. 3.

В процессе исследования рассматривались здания как III категории, так и II категории технического состояния, расположенные не так близко к ограждающей конструкции котлована. Их дополнительные деформации не превышают предельные значения как по расчету, так и по данным мониторинга.

С целью визуализации данных расчетов представлена диаграмма (рис. 4) с фактическими, расчетными и предельно допустимыми значениями осадок.

В качестве примера, представлены табличные данные для сравнения дополнительных деформаций по данным мониторинга, по результатам расчетов и нормативным значениям осадок (табл. 1).

На основе анализа представленных графиков (рис. 3, 4) можно сделать вывод, что исторические здания III категории технического состояния находятся фактически в предаварийной стадии их эксплуатации, что требует более детальной проработки усиления подземной и наземной частей зданий для сохранения их исторической ценности.

Построенные графики и расчеты показывают, что категория технического состояния является ключевым фактором, определяющим степень восприимчивости зданий к дополнительным осадкам. Таким образом, необходимо выполнять расчеты с поправочным коэффициентом, учитывающим не только сложные грунтовые условия, конструктивные особенности зданий, но и техническое состояние объектов, входящих в зону влияния нового строительства.

Литература

1. Shumakov I., Basanskyi V., Fursov Y., Bratishko S., Savchenko O., Determination of the impact zone of enabling works of a new construction on the surrounding buildings, Brest State Technical University, Brest, 2023. Vol. 1, Iss. 109, pp. 17-22.

2. Куликова Е.Ю., Конюхов Д.С. Об определении технологических деформаций зданий при геотехническом строительстве. М.: Устойчивое развитие горных территорий, 2002. том 14, № 2, С. 187-197.

3. Чунюк Д.Ю., Ярных В.Ф. Снижение геотехнических рисков в строительстве на примере расчета и проектирования глубоких котлованов в стесненных условиях мегаполисов. М.: В мире научных открытий, 2010. № 1-4 (7), С. 193-199.

4. Бедов А.И., Знаменский В.В., Габитов А.И. Оценка технического состояния, восстановление и усиление оснований и строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. В 2-х частях. Ч.I. Обследование и оценка технического состояния оснований и строительных конструкций эксплуатируемых зданий и сооружений. Под ред. А.И. Бедова: Учеб. пособие. М.: Издательство АСВ, 2014. 704 с.

5. Стасева Е.В., Федина Е.В. Системный подход к мониторингу технического состояния зданий и сооружений // Инженерный вестник Дона, 2013, №4. URL: ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2013/1994.

6. Малахова А.Н., Малахов Д.Ю. Оценка несущей способности строительных конструкций при обследовании технического состояния зданий. Учеб. пособие. М.: НИУ МГСУ, 2-е изд., 2016. 96 с.

7. Чунюк Д.Ю., Сельвиян С.М. Определение вероятности возникновения сверхнормативных деформаций зданий в зоне влияния глубоких котлованов. М.: Экономика строительства, 2022. С. 54-61.

8. Aliyev M. Peculiarities of the Assessment of the Technical Condition of Buildings and Structures and the Factors that Adversely Affect Them, SSRN, Jizzakh Polytechnic Institute, 2021. С. 70-74.

9. Разводовский Д.Е., Шулятьев О.А, Никифорова Н.С. Оценка влияния нового строительства и мероприятия по защите существующих зданий и сооружений. М.: Российская архитектурно-строительная энциклопедия, 2008. том 12, С. 230-239.

10. Экба С.И. Особенности комплексного обследования несущих конструкций зданий, попадающих в зону влияния нового строительства. М.: Вестник БГТУ им. В.Г. Шухова, 2019. С. 38-34.

11. Ou, C.Y., Hsieh, P.G., and Duan, S.M. A simplified Method to Estimate the Ground Surface Settlement Induced by Deep Excavation, Geotechnical Research Report № GT200502, Department of Construction Engineering, National Taiwan University of Science and Technology, 2005. pp. 987-997.