Рис. 1
Пористость грунта – это совокупный объем закрытых и открытых пор в единице его объёма. Закрытые поры представляют собой поры, занятые газами и/или жидкостями, а к открытым порам относятся те поры, через которые при конкретном давлении и температуре могут передвигаются и газы, и жидкости (рис. 1). Речь пойдет об открытых порах с воздушным заполнением, которые скрываются в напряженных зонах подфундаментных просадочных грунтов.
Рис.2
На рис. 2 представлена схема такой поры, где:
1- Минеральные частицы
2- Жесткие спайки
3- Воздух
Рис. 4
Коварность открытых пор заключается в том, что из-за снижения жесткости спаек до нуля при замачивании, открытые поры уменьшаются в объеме, что вызывает дополнительные деформационные воздействия на эксплуатируемые здания. Процесс уменьшения объема грунта при замачивании называют просадочностью. Классический пример просадочных грунтов — лёсс. Прочный, твердый, но невероятно легкий грунт: на вид — скала, а весит как вата. Лёссы и лёссовидные грунты (суглинки, супеси) распространены на юге Европейской части России, в Западной Сибири, Якутии, Поволжье, Закавказье. Толщина их массивов достигает 5-10 м, в некоторых регионах доходит до 30-50 м. В предгорьях Кавказа и Средней Азии встречаются лёссовые массивы толщиной 100-130 м.
Рис. 5
Если допредельные осадками с просадки ухудшают условия нормальной эксплуатации зданий, то запредельные осадками с просадки делают здания не пригодными для дальнейшей эксплуатации.
На рис. 5 изображен микрорайон из 8-ми 4-х этажных зданий, которые проектировались для нормальной эксплуатации даже с расчетами боковых замачиваний оснований. Строительство каждого здания одобрено специалистами экспертных организаций, которые работают под лозунгом: КАЧЕСТВЕННАЯ ЭКСПЕРТИЗА ПРОЕКТА - ЗАЛОГ НАДЕЖНОСТИ СТРОИТЕЛЬСТВА, а это означает, что каждый проект выполнялся в полном объеме требований действующих нормативных документов.
Если бы в сжатой зоне отсутствовали открытые поры, то здания на рис. 5 нормально эксплуатировались бы вплоть до физического износа.
Вывод: устойчивость зданий, проектируемых на просадочных основаниях с применением действующих норм, зависит от времени. Для некоторых зданий в этом микрорайоне оно еще не пришло.
Если включить логику, то становится очевидным: причиной повреждения зданий были и остаются нормы давлений на основания и нормы осадок оснований, потому что давления на основания до 3.0 кг/см2 и осадки с просадками до 20.0 см не являются теми инструментами, которые способны расплющивать вредоносные поры.
Выходит, что недогруженность оснований – это не ошибка проектировщиков и экспертов, а ошибка нормативных документов, вернее тех разработчиков, которые установили нормы напряженно деформированных состояний (НДС) подфундаментных грунтов, не только просадочных, но и нормы обычных грунтов.
Рис. 6
Для расплющивания вредоносных пор грунтовые основания должны воспринимать давления в диапазоне 1.0-2.0 МПа с дометровыми и заметровыми осадками, что будет составлять 0,25-0,5-ю часть нормы давления на грунт,
Рис.7
которое в Европе считается нормальным от аутригеров автовышек.
Приблизительно 65% всех аварий автовышек связано с неправильным использованием аутригеров. Проседание почвы может повлечь за собой опрокидывание. По существующим европейским нормам максимальное давление на грунт не должно быть свыше 4 МПа. Эта норма вполне реальна при правильном использовании имеющихся опорных устройств:
Рис.8
Если несущая способность сплошных грунтов позволяет воспринимать давления до 4.0 МПа,
Рис. 9
то несущая способность обособленных грунтов может увеличить этот показатель в разы, притом без деформационного влияния на окружающие строения.
Проектирование и применение грунтовых оснований, с дометровыми (для сплошных грунтов) и заметровыми (для обособленных грунтов), осадками возможно только с применением клавишных фундаментов, которые позволяют по ходу строительства обнулять текущую разность осадок оснований под несущими элементами подвалов, начиная с уровня дна котлована или траншей, до уровня финишного, вернее, до осадочного упора.
В статье д-ра техн. наук, проф. (ЦМИПКС) М.Ю. Абелева «Анализ аварий сооружений из-за потери устойчивости и деформации фундаментов» (Журнал «Основания, фундаменты и механика грунтов» вып.1, 1992 г) на стр. 24 описывается 4-ре причины, которые наносят деформационный вред эксплуатируемым зданиям:
1. Ошибки, допущенные при инженерно-геологических исследованиях на площадках строительства и при определении характеристик свойств грунтов оснований.
2. Ошибки, обусловленные либо неправильными положениями действующих нормативных документов на проектирование оснований или их непониманием, либо неправильным выбором расчетной схемы при проектировании фундаментов и искусственных оснований.
3. Ошибки, допущенные при производстве работ по устройству искусственных оснований, свайных фундаментов и фундаментов на естественных оснований.
4. Ошибки, допущенные при неправильной эксплуатации сооружений.
Удивительно, что в этом списке отсутствует самая главная ошибка: ошибка НИИОСПа им. Н.М. Герсеванова, разработчика нормативных документов на проектирование грунтовых оснований с 1948 года, который нормами максимальных осадок оснований исключал и до сих пор исключает выполнение расчетов оснований по несущей способности, позволяющих проектировать подфундаментные грунты с наиболее полным использованием прочностных и деформационных характеристик (п. 4.4 СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений»), при которых эксплуатация зданий должна осуществляться на грунтовых основаниях с отсутствием в сжатых зонах открытых пор.
Не признает ошибку и гл. конструктор по проектированию объектов г. Волгодонска с 1980 по 1988 гг. Иосиф Ладыженский, канд. техн. наук, с. н. с. НИИОСП им. Н. М. Герсеванова
(http://vpravda.ucoz.net/news/35_j_obekt_firmy_interbiotekh/2016-04-29-608),
который оставил после себя скрытый проектный брак, проявляющий себя в виде падающих домов.
Если после проявления коронавируса усилиями ученых-медиков он быстро был исследован и нейтрализован различными вакцинами, то в строительстве аналогичный вирус, открытая пора, известна давно, но до сих пор она остается даже не признанным вредителем в подфундаментных грунтах, поэтому приходится бороться не с открытыми порами, а с результатами их негативной деятельности.
Бороться с открытыми порами, не разрушая их конструкции, преступно.
Если посмотреть на обложку действующего СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», то увидим, что в состав СП включена актуализированная версия СНиП 2.02. 01-83, основа которого не менялась с 1983 года.
СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений с актуализированным СНиП 2.02.01-83 – это пошаговое руководство, обязательное к выполнению. Например, обязательным является требование п.5.1.8: «Основания следует проверять по деформациям во всех случаях …,» Конечный результат этой проверки S ≤ Su, который, как показывает практика, не всегда подтверждается в натурных условиях, рис. 5:
Действующие в настоящее время СП 22.13330.2016 «Основания зданий и сооружений», СП 21 13330 2016 «Здания и сооружения на подрабатываемых территориях и просадочных грунтах», СП 24.13330.2021 «Проектирование и устройство свайных фундаментов» и СП 267.1325800 «Здания и комплексы высотные» не приспособлены, и не могут быть приспособлены для проектирования и применения грунтовых оснований с неограниченными осадками.
В Альтернативных Строительных Правилах (АСП), проект которых изложен в статье «Проектирование грунтовых оснований без нормирования осадок», нет ограничений максимальных осадок. Если проект АСП будет отредактирован и введен в действие, то грунтовые основания в конце строительства всегда будут иметь только замкнутые поры. Его требования к проектированию грунтовых оснований полярно противоположны требованиям выше перечисленных СП, что по мнению НИИОСПа - антинаучно.
Это ссылка на документ,
с появлением решения, которого я ждал с 2000 года.
Механика грунтов - чисто научное изобретение, механика фундаментов – изобретение инженерное. Будет непростительным решением, если редактирование и подготовка к вводу в действие АСП будет поручена НИИОСПу им. Н.М. Герсеванова, который необоснованно блокирует развитие глубокоосадочного фундаментостроения с первой половины 80-х годов прошедшего века. Настаиваю на том, чтобы вопросом редактирования и подготовки в действие АСП занималась любая организация, которая имеет большой опыт в проведении инженерно-геологических изысканий на площадках проектируемых зданий. Только в этом случае АСП сможет быть введен в действие в 2023 году
01.01.2023 г.