Geotechnical Practice of Construction on Unstable Slopes

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The construction of facilities for various purposes in rugged areas in cramped urban conditions for builders is the main problem associated with solving geotechnical tasks of providing both the slope itself and buildings and structures of the surrounding development in the zone of geotechnical influence. Questions arise regarding the need to develop buried retaining structures. The article considers a case from the geotechnical practice of installing retaining structures using bored piles with diameters of 600 mm and 800 mm and ground anchors arranged using electric discharge technology (ERT anchors).

Full Text

Строительство заглубленных объектов в особо стесненных условиях на неустойчивых склонах требует от инженеров-геотехников [1–7] специфического подхода. Они должны проявить изобретательность и смекалку в использовании современных геотехнических технологий, обеспечивающих безопасную эксплуатацию объектов существующей застройки как во время строительства, так и во время эксплуатации вновь возводимых зданий и сооружений [8–11].

Исходными данными для разработки проекта устройства удерживающих конструкций явились: проектная документация «Комплексная застройка ЖК «Дубрава парк» г. Чебоксары»; улично-дорожные сети микрорайона «Дубрава парк»; технический отчет по результатам инженерно-геологических изысканий на объекте и подготовки проектной документации; технический отчет «Освидетельствование технического состояния строительных конструкций гаражного комплекса и жилого дома № 25, к. 1 по бульвару А. Миттова, попадающих в зону влияния нового строительства объекта «Жилой комплекс «Дубрава», выполненный в 2023 г.

В геоморфологическом отношении на территории строительства выделено три района: краевая часть приводораздельного плато (типы АI и АII) с отметками от 130 до 140 м, со слабым уклоном (до 4–5о) на ЮВ, к долине р. Сугутка, а в его составе – до шести геоморфологических элементов: не менее трех фрагментов поверхностей выравнивания с аккумулятивными (АI) и денудационными (АII) участками и две погребенные балки с оврагами и ложбинами стока в их пределах; пойменная аккумулятивная (ПТ) терраса шириной от 2–3 до 15–20 м и узкое русло Сугутки с отметками от 104 до 98 м, средний уклон поймы – 0,006; оползневой (БIV-БV) левый склон долины между плато и поймой р. Сугутка. Он пологий, волнисто-бугристый, с множеством извилистых ложбин стока на границах более двух десятков локальных оползней течения и скольжения с головными блоками Вр, Сб.

В пределах отметок эрозионного вреза коренная основа представлена существенно терригенными (аргиллитизированными глинами и песками) породами вятского и северодвинского горизонтов татарского яруса верхней перми (P3t) с маркирующей пачкой мергелей «Ж» между ними на отметках 120–125 м (участок ЮОС) и 114–110 м (участок СевОС). Их субгоризонтальное залегание без признаков деформаций свидетельствует об общей устойчивости склонов крутизной менее 10о и высотой до 36 м. Большая часть территории покрыта с поверхности почвенно-растительным слоем (ПРС) мощностью 0,2–0,5 м. Под ПРС распространены различные типы покровных четвертичных образований: на плато – трехслойный покров, снизу – пролювий, лесс, делювий (dIII-IV, prIII); на склоне – те же породы, но деформированные оползнями фрагменты 1-й (осташковский-aIII2) и 3-й (московский-аII2) аллювиально-перигляциальных террас; на пойме – аллювиальные суглинки (аIV), в различной степени илистые. Из всех грунтов четвертичного возраста наибольшую роль в устойчивости массива играют грунты РГЭ-1 (ИГЭ № 3, 4) и РГЭ-2 (ИГЭ № 5, 6). Подземные воды (ПВ) представлены четырьмя водоносными горизонтами (ВГ). Первый водоносный горизонт – с режимом верховодки в пределах застроенной части плато. Второй водоносный горизонт – межпластовый в пачке мергелей коренного массива в интервале отметок 121–124 м в южной части массива и 114–110 м – в северной. Третий водоносный горизонт – склоновый комплекс, включающий ПВ всех трех надпойменных и четырех-пятиоползневых террас общей мощностью до 10 м на водоупоре, представленном поверхностью коренных пород татарского яруса. 4-й ВГ представлен ПВ пойменной террасы р. Сугутки, тесно связан с русловыми водами. Из них наибольшую роль в устойчивости склонов играет 1-й и 2-й ВГ. По химическому составу ПВ пресные, гидрокарбонатные, кальциевые, неагрессивные к бетону марки W4. Для приближенных расчетов рекомендуются следующие значения Кф: для лессовых суглинков – 0,64 м/сут, для песчанистых суглинков (dQII) – 1,05 м/сут, для трещиноватых коренных глин (P3t) – 0,71 м/сут.

Конструктивные решения заглубленных железобетонных удерживающих конструкций на основании геотехнических расчетов устойчивости с учетом проектных нагрузок, представляют:

  1. Верхняя подпорная стенка (заглубленная железобетонная удерживающая конструкция) представляет собой гибкую заанкеренную стенку. Конструкция ограждения выполнена из буронабивных свай, закрепленных от горизонтального смещения грунтовыми анкерами, устраиваемыми по электроразрядной технологии (анкера ЭРТ). Поверху сваи объединяются монолитной железобетонной обвязочной балкой. Облицовка вертикальных поверхностей заглубленной конструкции выполнена в монолитном железобетонном исполнении. Сваи буронабивные назначены диаметрами 620 и 800 мм, длины 20; 18; 17 и 12 м. Они выполняются под защитой обсадных труб. Длина корня грунтовых анкеров ЭРТ – 10 м. Предварительное натяжение осуществляется через стальной анкерный распределительный пояс. За облицовкой в межсвайном пространстве предусмотрен вертикальный дренаж, обеспечивающий отвод накопленных за стенкой грунтовых вод в дренажный коллектор, расположенный вдоль подпорной стенки. Отвод поверхностных вод осуществляется по железобетонным лоткам, расположенным вдоль обвязочной балки.
  2. Нижняя подпорная стенка (заглубленная железобетонная удерживающая конструкция) представляет комплекс, состоящий из анкерных конструкций, уголковой железобетонной стенки и свайного основания. Сваи ограждения – буронабивные, диаметром 620 мм, длиной 13 и 19 м, выполняются под защитой обсадных труб. Грунтовые анкера (анкера ЭРТ) диаметром 150 мм (диаметр по буровому инструменту), длиной корня 10 м выполняются по электроразрядной технологии и предварительно напряженные. Для обеспечения пропуска грунтовых вод на уровне плитной части (только на участках со свайным основанием) предусмотрен пластовый дренаж. Дренажный коллектор обеспечивает пропуск грунтовых вод с уровня стеновой части подпорки. Отвод поверхностных вод осуществляется по железобетонным лоткам, расположенным вдоль подпорной стенки.

Расчеты по прочности основания подпорных стен выполнены в программном комплексе GeoWall, основанным на методе Блюма–Ломейера (способ «упругой линии») и на методе Якоби (итерационный процесс) [12–18].

 

Рис. 1. Инженерно-геологический разрез под дорогой с вертикальной привязкой заглубленных удерживающих конструкций

Fig. 1. Engineering and geological section under the road with vertical anchoring of buried retaining structures

 

Рис. 2. Планы грунтовых анкеров верхнего (а) и нижнего (b) поясов грунтовых анкеров

Fig. 2. Plans of the soil anchors of the upper (а) and lower (b) belts of soil anchors

 

Рис. 3. Узлы крепления грунтовых анкеров верхнего и нижнего поясов к монолитной железобетонной уголковой подпорной стене

Fig. 3. Attachment points of the soil anchors of the upper and lower belts to the monolithic reinforced concrete corner retaining wall

  

Рис. 4. Узел крепления буронабивных свай к монолитной железобетонной уголковой подпорной стене

Fig. 4. The attachment point of the bored piles to the monolithic reinforced concrete corner retaining wall

 

Рис. 5. Фрагмент устройства монолитной железобетонной забирки с указанием узла крепления грунтового анкера ЭРТ

Fig. 5. A fragment of the device of a monolithic reinforced concrete block with an indication of the attachment point of the earth anchor ERT

 

Ниже на рис. 1–5 приведены инженерно-геологический разрез под дорогой с вертикальной привязкой заглубленных удерживающих конструкций, планы грунтовых анкеров верхнего (а) и нижнего (б) поясов грунтовых анкеров, узлы крепления грунтовых анкеров верхнего и нижнего поясов к монолитной железобетонной уголковой подпорной стене, узел крепления буронабивных свай к монолитной железобетонной уголковой подпорной стене, фрагмент устройства монолитной железобетонной забирки с указанием узла крепления грунтового анкера ЭРТ.

×

About the authors

N. S. Sokolov

Chuvash State University named after I.N. Ulianov; OOO NPF «FORST»

Author for correspondence.
Email: forstnpf@mail.ru

Candidate of Sciences (Engineering). Director

Russian Federation, 15 Moskovskiy pr., Cheboksary, Chuvash Republic, 428015; 109a, Kalinina Street, Cheboksary, Chuvash Republic

References

  1. Ter-Martirosian A.Z., Kivluik V.P., Isaev I.O., Shishkina V.V. Analysis of the calculated prerequisites for the geotechnical forecast of new construction on the surrounding buildings. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2022. No. 9, pp. 57–66. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0044-4472-2022-9-57-66
  2. Mangushev R.A., Nikiforova N.S. Ekhnologicheskie osadki zdanii i sooruzhenii v zone vliyaniya podzemnogo stroitel’stva [Technological precipitation of buildings and structures in the zone of influence of underground construction]. Moscow: ASV. 2017. 168 p.
  3. Ilichev V.A., Konovalov P.A., Nikiforova N.S., Bulgakov L.A. Deformations of the retaining structures upon deep excavations in Moscow. Proc. Of Fifth Int. Conf on Case Histories in Geotechnical Engineering. April 3–17. 2004. New York, pp. 5–24.
  4. Sokolov N., Ezhov S., Ezhova S. Preserving the natural landscape on the construction site for sustainable ecosystem. Journal of applied engineering science. 2017. Vol. 15. No. 4, pp. 518–523. doi: 10.5937/jaes15-14719
  5. Nikiforova N.S., Vnukov D.A. Geotechnical cut-off diaphragms for built-up area protection in urban underground development. The pros, of the 7thI nt. Symp. «Geotechnical aspects of underground construction in soft ground». May 16–18, 2011. tc28 IS Roma, AGI, 2011, № 157NIK.
  6. Nikiforova N.S., Vnukov D.A. The use of cut off of different types as a protection measure for existing buildings at the nearby underground pipelines installation. Proc. of Int. Geotech. Conf. dedicated to the Year of Russia in Kazakhstan. Almaty, Kazakhstan, September 23–25. 2004, pp. 338–342.
  7. Petrukhin V.P., Shuljatjev O.A., Mozgacheva O.A. Effect of geotechnical work on settlement of surrounding buildings at underground construction. Proceedings of the 13th European Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering. Prague. 2003.
  8. Sokolov N.S. Technological techniques for the device of boron-injection piles with multi-seat extensions. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2016. No. 10, pp. 54–57. (In Russian).
  9. Sokolov N.S. Technology of increasing a base bearing capacity. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2019. No. 6, pp. 67–72. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2019-771-6-67–71
  10. Sokolov N.S., Sokolov A.N., Sokolov S.N., Glushkov V.E., Glushkov A.V. Calculation of flight augering piles of high bearing capacity. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2017. No. 11, pp. 20–25. (In Russian).
  11. Nikonorova I.V., Sokolov N.S. Construction and territorial development of landslide slopes of the Cheboksary water reservoir. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2017. No. 9, pp. 13–19. (In Russian).
  12. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. Technology for the installation of a monolithic reinforced concrete grillage in cramped conditions of a functioning facility. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2023. No. 7, pp. 12–16. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0585-430X-2023-815-7-12-16
  13. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. The practice of construction in particularly cramped conditions. Zhilishchnoe Stroitel’stvo [Housing Construction]. 2023. No. 9, pp. 41–47. (In Russian). DOI: https://doi. org/10.31659/0044-4472-2023-9-41-4
  14. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. Geotechnical technology for the construction of engineering structures on structurally unstable slopes. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2023. No. 11, pp. 52–55. (In Russian). DOI: https://doi.org/10.31659/0585-430X-2023-819-11-52-55
  15. Sokolov N.S., Viktorova S.S., Fedorova T.G. Piles of increased bearing capacity. New in architecture, design of building structures and reconstruction: Materials of the VIII All-Russian (II International) Conference. Cheboksary. 2014, pp. 411–415. (In Russian).
  16. Sokolov N.S., Petrov M.V., Ivanov V.A. Problems of calculation of drilling piles made using discharge-pulse. New in architecture, design of building structures and reconstruction: Materials of the VIII All-Russian (II International) Conference. Cheboksary. 2014, pp. 415–420. (In Russian).
  17. Sokolov N.S., Sokolov S.N., Sokolov A.N. Fine-grained concrete as a structural building material of drilling piles ERT. Stroitel’nye Materialy [Construction Materials]. 2017. No. 5, pp. 16–19. (In Russian).
  18. Patent for utility model 161650. Ustroistvo dlya kamufletnogo ushireniya nabivnoi konstruktsii v grunte [A device for camouflage broadening of a printed structure in the ground]. Sokolov N.S., Dzhantimirov H.A., Kuzmin M.V., etc. Declared 01.07.2015. Published 27.04.2016. (In Russian).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Engineering and geological section under the road with vertical anchoring of buried retaining structures

Download (188KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Plans of the soil anchors of the upper (а) and lower (b) belts of soil anchors

Download (231KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Attachment points of the soil anchors of the upper and lower belts to the monolithic reinforced concrete corner retaining wall

Download (131KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The attachment point of the bored piles to the monolithic reinforced concrete corner retaining wall

Download (258KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. A fragment of the device of a monolithic reinforced concrete block with an indication of the attachment point of the earth anchor ERT

Download (413KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 ООО РИФ "СТРОЙМАТЕРИАЛЫ"