Типичные аварийные ситуации на строительных объектах России http://www.stroinauka.ru/biblio.asp?d=12&dc=12&dr=5197 Деформации примерно 65 % зданий и сооружений и более 70 % опасных техногенных процессов возникают из-за ошибочных заключений изыскателей или обусловлены строительно-конструктивными и эксплуатационными причинами. Установлено, что около 6 % зданий разрушались или имели аварийные деформации в первые дни или месяцы их эксплуатации, 24 % — впервые 10 лет, 50 % — в последующие 25 лет и только 20 % зданий имеют возраст более 50 лет. Во всех этих случаях изменялись несущие свойства пород оснований или причиной аварийных деформаций являлись опасные процессы. Рассмотрим три примера типичных аварийных разрушений зданий и сооружений. Аварийные деформации 7-этажного дома в Ростове-на-Дону. При изысканиях для строительства этого дома в разрезе площадки были вскрыты насыпные грунты малой мощности, непросадочные лёссовидные и моренные суглинки, глины твердой консистенции. Грунтовые воды до глубины 20 м не встречены. Глубина заложения и ширина фундаментов были приняты разные: фундамент уличного фасада имел глубину заложения 7,14 м и ширину 3,2 м, дворового фасада — 4,14 м и ширину 2,5 м. Участок размещения дома представлял собой ровную спланированную территорию. С обеих сторон от проектируемого дома располагались и успешно эксплуатировались (в течение 12 лет) дома аналогичного типа. После сдачи дома в эксплуатацию начались деформации его фундаментов и несущих конструкций. Несмотря на неоднократно проводившиеся работы по укреплению грунтов оснований и конструкций дома (силикатизация грунтов, устройство металлических поясов и т. п.), эти деформации не прекращались. Наблюдения за осадками здания на протяжении 1951—1962 гг. no казали, что фундамент дворового фасада к 1962 г. осел на 27,4 мм, уличного — на 4,3 мм; верх здания отклонился от вертикали на 64 см. Изысканиями по выявлению причин деформаций здания установлено, что дворовый фасад оказался расположенным на месте оврага, засыпанного лёссовидными суглинками мощностью 10,3 м. В результате увеличения влажности грунтов основания здесь сформировался оползневый блок. В зоне смещения суглинки имели текучую консистенцию, угол внутреннего трения φ = 4—6°, сцепление — С= 0,014 МПа (определены по схеме быстрого неконсолидированного сдвига). Борта оврага имели крутизну 40°, а его тальвег — 8°. Утечки из водонесущих коммуникаций и суффозионное разуплотнение грунтов стали причинами медленного сползания грунтов по тальвегу оврага к уровню вреза другого оврага, более низкого порядка, расположенного рядом. Ошибка изыскателей заключалась в том, что они не проанализировали историю формирования рельефа в четвертичном периоде до образования покровных суглинков. Такой анализ позволил бы оконтурить положение древней погребенной эрозионной сети и поместить дом за пределами оврага или принять иные проектные решения, исключающие замачивание грунтов основания с устройством необходимых удерживающих сооружений. Аварийную ситуацию 9-зтажного жилого дома в Калуге (апрель 1992 г.) создали техногенные оползни блокового типа. Дом расположен в пределах среднечетвертичной моренной равнины с отм. 170—201 м вблизи эрозионных склонов р. Оки. Инженерно-геологические изыскания выполнялись в 1973 г. только на площадке проектируемого дома, а расположенные ниже склоны не изучались. Основанием дома служили моренные суглинки с прослоями супесей твердой консистенции, пески или глины. Вопросы о необходимости прогнозов устойчивости ниже расположенных склонов и изменении этой устойчивости при эксплуатации дома не возникали. Ошибочно считалось, что данные виды изысканий не требуются, поскольку рядом уже несколько лет безаварийно эксплуатировались несколько 5-этажных жилых домов. Аварийные деформации фундаментов 9-этажного дома начали проявляться на 10-м году его эксплуатации. Для установления их причин в апреле 1992 г. трест «КалугаТИСИЗ» выполнил изыскания на участке данного дома и примыкающих к нему склонах. На период этих изысканий склоны реки имели выпукло-ступенчато-вогнутую (вогнутость внизу) форму. Они осложнены многочисленными техногенными подрезками, выемками, замкнутыми западинами. В их средней части имелись два подземных хранилища воды, водонасосная станция, дома частной застройки, водонесущие коммуникации, хлораторная, линия связи, лестничные пролеты. Все эти сооружения были разрушены или находились в аварийном состоянии. Обнаруженные морфологические признаки типичны для старых оползневых склонов. Прогнозы изменения инженерно-геологических условий территории под воздействием эксплуатации 9этажного дома, выполненные по материалам изысканий 1973 г., дали следующие результаты: в полосе склонов шириной (поверху) 140 м, высотой 48 м (от уреза реки) отчетливо обособляется оползнеопасный блок с максимальным объемом единовременных смещений 144 278 м3 при средней мощности захвата грунтов 5,7 м. Наиболее вероятной поверхностью его смещения в верхней части склона будут набухающие глины, а ниже — суффозионно-неустойчивые пески; склоны имели запас устойчивости Ку= 1,15. При этом не исключались небольшие по объему (сотни, реже, первые тысячи м3) оползни вязкопластического течения с захватом грунтов зоны сезонного промерзания-оттаивания и промачивания в периоды затяжных водообильных дождей; естественная влажность моренных суглинков твердой консистенции в условиях изменении их плотностно-влажностного режима от веса здания повысится на 10—20 %, а их показатели сдвига понизятся от значений 16° до 8° для угла внутреннего трения и от 0,014 до 0,006 МПа для сцепления; супеси твердой консистенции на период изысканий при техногенном увеличении их естественной влажности на 4—6 % приобретут текучую консистенцию и способность вытекать из-под фундаментов зданий, со склонов и откосов с образованием оползней вязкопластического течения при углах внутреннего трения φ = 4...6°, сцеплении С= 0,002 МПа; разнозернистые пылеватые пески — суффозионно-неустойчивые с выносом мелких и пылеватых фракций в зону разгрузки подземных вод на поверхность склонов при градиентах их потока 0,01. Такие градиенты возникают в периоды водообильных дождей или сбросов на склоны техногенных поверхностных вод, аварийных утечек воды из водонесущих коммуникаций и т. п. Вследствие этого в грунтах образовались зоны разуплотнения, сформировались поверхности смещения оползней с ориентировочными объемами 25,4 тыс. 3; на участках дренирования подземных вод на поверхность склонов в грунтах мощностью до 0,5 м вероятно образование зон кольматации, так называемых водяных мешков, с эпизодическими прорывами в виде грязевых потоков (оползни, сплывы или течения) объемами до 4,8 тыс.3. В течение 9 лет эксплуатации такие грязевые прорывы на склонах отмечались неоднократно. Таким образом, результаты прогнозных оценок устойчивости указанных склонов подтвердили, что они на данном участке находятся в неустойчивом состоянии. Оползневые подвижки активизируются в периоды водообильных затяжных дождей или сбросов аварийных бытовых вод на склоны. Построенные, хотя и с опозданием, защитные сооружения позволили стабилизировать устойчивость склонов и вести безопасную эксплуатацию этого дома и смежных с ним домов. Аварийные разрушения фундаментов (куста свай, объединенных ростверком) химического комплекса «Метанол М-750» в г. Губахе Пермской обл. в октябре 1983 г. — типичный пример ошибок изыскателей и проектировщиков, из-за которых появились техногенные оползни на делювиальных склонах крутизной 5—6° долины р. Косьва. В пределах площадки комплекса согласно проекту созданы четыре террасы (суммарный перепад высот составил 35 м, средний уклон заложения 1:12). В основании свайных фундаментов до глубины 3,8—14,8 м залегали делювиально-элювиальные глины и суглинки, ниже — аргиллиты нижнего карбона. Грунтовые воды типа «верховодки» вскрыты на глубинах 1—2,8 м; горизонты подземных вод спорадического распространения встречены на глубинах 4,3—13,4 м. Они имеют непостоянные расходы, обогащены сульфатными, железистыми и карбонатными соединениями, содержание которых меняется по простиранию и глубине. При планировке склона грунты на отдельных участках срезались и совместно с каменной наброской отсыпались на откосах террас. Мощность такой подсыпки местами достигала 8 м. Для обеспечения локальной устойчивости откосов были выполнены пластовые дренажи, нагорные канавы и ливневая канализация. В период строительства и движения тяжелых грузовых автомашин (с оборудованием завода) по террасам отмечались эпизодические грязевые прорывы грунтов из откосов объемами в сотни кубических метров. Первая потеря устойчивости 2-го и 3-го откосов произошла осенью 1979 г., а через некоторое время оползневые смещения повторились в откосах остальных террас, включая откос, сформированный в коренных породах. Во время предэксплуатационной проверки всех сооружений завода и прокачки газонесущих труб один из кустов свай, на которых размещались трубы, был разрушен (срезан) оползнем выдавливания с поверхностью смещения на глубине 6 м, которая сформировалась в высокодисперсных элювиальных глинах нижнего карбона. Основными причинами ущербных проявлений оползней, образование которых в природных условиях было бы невозможным, явились: резкая пространственная изменчивость (анизотропия) несущих свойств элювиальных глинистых грунтов и их способность при дополнительном техногенном обводнении переходить из твердого в текучее состояние с полной потерей прочности на сдвиг и раздавливание; способность глин приобретать свойство набухания при повышении их естественной влажности от значений We = 0,15...0,39 (твердая и тугопластичная консистенция) до We= 0,7 (текучая консистенция) при дополнительном техногенном обводнении с развитием деформаций незатухающей ползучести и образованием на склонах и откосах оползней выдавливания; неверно запроектированная и выполненная конструкция пластовых дренажных сооружений — из однослойного щебенчатого грунта без учета пространственной изменчивости в грунтовых и подземных водах содержания сульфатных, железистых и карбонатных соединений. Известно, что воды такого состава в течение первых месяцев выхода в дренажные сооружения образуют в них зоны кольматации, создавая в приповерхностной части откосов так называемые водяные мешки. Они при достижении критической массы прорываются в виде грязевых оползней, что и отмечалось многократно придвижении автотранспорта по террасам. Указанная конструкция дренажей ухудшила гидрогеологические условия, что способствовало снижению устойчивости откосов. Отмеченные ошибки изыскателей и проектировщиков являются типичными, и их учет позволит резко сократить аварийные разрушения зданий Журнал "Промышленное и гражданское строительство" » Н.Л. Шешеня, д. г.-м. н., зав. отделом Концепция инновационной деятельности » Методика (методология) научных исследований » No. 6/2005 20.10.2005