Геомаркетинг » О ПОДЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, КОНТРФОРСАХ ДЛЯ ОГРАЖДЕНИЯ КОТЛОВАНА И ЗАКОНЕ АРХИМЕДА

DOI: https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-1-68-79

ПРИОБРЕСТИ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ за 250 руб.

“Геотехника”, Том XV, № 1/2023

О ПОДЗЕМНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ, КОНТРФОРСАХ ДЛЯ ОГРАЖДЕНИЯ КОТЛОВАНА И ЗАКОНЕ АРХИМЕДА

Шашкин К.Г., Шашкин А.Г., Улицкий В.М., Богов С.Г.

Шашкин К.Г., Шашкин А.Г., Улицкий В.М., Богов С.Г., 2023. О подземном строительстве, контрфорсах для ограждения котлована и законе Архимеда. Геотехника, Том ХV, № 1, с. 68–79, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-1-68-79.

Строительство глубоких подземных сооружений в условиях высокого уровня подземных вод в окружении сложившейся плотной городской застройки представляет собой достаточно сложную задачу, которая тем не менее многократно успешно решалась специалистами-геотехниками, в т.ч. в г. Санкт-Петербурге. При возведении подземного сооружения необходимо обеспечить безопасность окружающей застройки, что достигается устройством ограждения котлована и системы его крепления, обладающих необходимой жесткостью для сведения к минимуму осадок и горизонтальных смещений массива грунта и существующих на нем строений. Податливость ограждения легко преодолеть постановкой закреплений от горизонтальных смещений в расчетной схеме. Однако совсем непросто добиться этого на строительной площадке. В статье на примере случая из практики геотехнического мониторинга демонстрируется, как может быть сведена к нулю эффективность весьма перспективной идеи увеличения жесткости ограждения котлована за счет устройства контрфорсов. Рассмотрены последствия реализации проектного решения, в котором котлован разрабатывался под защитой шпунтового ограждения с контрфорсами из того же шпунта. Приведены результаты натурных измерений, демонстрирующих неработоспособность такого проектного решения, основанного на недостоверной расчетной модели работы конструкции, не имеющей достаточной пространственной жесткости и не обеспечивающей совместную работу контрфорсов и ограждения котлована. Продемонстрирована неотвратимость наступления негативных последствий при нарушении закона Архимеда, когда веса несущих конструкций здания на естественном основании с развитой подземной частью оказывается недостаточно для того, чтобы противодействовать выталкивающей силе, действующей на всякое тело, погруженное в жидкость. Приведенный в статье курьезный случай служит напоминанием об азбучной истине: при обеспечении противодействия всплытию сооружения проектировщику не следует учитывать полезные нагрузки от веса полов и кровли. Может случиться так, что сооружение всплывет в процессе отделки (что и произошло в описываемом примере) или при ремонте в процессе эксплуатации.

1. Ильичев В.А., Мангушев Р.А. (ред.), 2016. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружения, 2-е изд., доп. и перераб. АСВ, Москва.
2. Мангушев Р.А., Никифорова Н.С., 2017. Технологические осадки зданий и сооружений в зоне влияния подземного строительства. АСВ, Москва.
3. Мангушев Р.А., Осокин А.И., 2018. Геотехника Санкт-Петербурга. Опыт строительства на слабых грунтах, под ред. Р.А. Мангушева. АСВ, Москва.
4. Мангушев Р.А., Никифорова Н.С., Конюшков В.В., Осокин А.И., 2013. Проектирование и устройство подземных сооружений в открытых котлованах. АСВ, Москва — Санкт-Петербург.
5. Парамонов В.Н., Улицкий В.М., Шашкин А.Г., 2021. Проектирование оснований и фундаментов уникальных зданий и сооружений. Изд-во ПГУПС, Санкт-Петербург.
6. Тер-Мартиросян З.Г., Тер-Мартиросян А.З., 2020. Механика грунтов в высотном строительстве с развитой подземной частью. АСВ, Москва.
7. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., 2010. Геотехническое сопровождение развития городов. Стройиздат Северо-Запад, изд-во Группы компаний «Геореконструкция», Санкт-Петербург.
8. Улицкий В.М., Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., 2012. Гид по геотехнике. Путеводитель по основаниям, фундаментам и подземным сооружениям. Изд-во института «Геореконструкция», Санкт-Петербург.
9. Шашкин А.Г., 2014. Проектирование зданий и подземных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга. Академическая наука — ООО «Геомаркетинг», Москва.
10. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., Богов С.Г., Шашкин В.А., Шашкин М.А., 2021. Мониторинг зданий и сооружений при строительстве и эксплуатации. Изд-во института «Геореконструкция», Санкт-Петербург.
11. Шашкин А.Г., Шашкин К.Г., Николавцев С.В., Плечкова И.Л., Кузьмин А.А., 2022. Расчетная оценка опасности развития оползневого процесса. Инженерные изыскания, Том XVI, № 2, с. 18–33, https://doi.org/10.25296/1997-8650-2022-16-2-18-33.
12. Шулятьев О., Мозгачева О., Поспехов В., 2017. Освоение подземного пространства городов. АСВ, Москва.

ШАШКИН К.Г.
ООО «ИСП “Геореконструкция”», г. Санкт-Петербург, Россия, cshashkin@yandex.ru
Адрес: Измайловский пр-кт, д. 4, литер А, г. Санкт-Петербург, 190005, Россия
ШАШКИН А.Г.*
ООО «ИСП “Геореконструкция”», г. Санкт-Петербург, Россия, 9563513@gmail.com
УЛИЦКИЙ В.М.
ООО «ИСП “Геореконструкция”», г. Санкт-Петербург, Россия, ulitskii@pgups.ru
БОГОВ С.Г.
ООО «ИСП “Геореконструкция”», г. Санкт-Петербург, Россия, s.bogov@georec.spb.ru

Geotechnics, Vol. XV, No. 1/2023

REGARDING UNDERGROUND CONSTRUCTION, BUTTRESSES FOR PIT ENCLOSURE AND ARCHIMEDES’ LAW

Shashkin K.G., Shashkin A.G., Ulitsky V.M., Bogov S.G.

Shashkin K.G., Shashkin A.G., Ulitsky V.M., Bogov S.G., 2023. Regarding underground construction, buttresses for pit enclosure and Archimedes’ law. Geotechnics, Vol. XV, No. 1, pp. 68–79, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2023-15-1-68-79.

Construction of deep underground structures in conditions of high groundwater level, surrounding of the existing congested urban development is quite a difficult task, which, nevertheless, has been successfully solved many times by geotechnical specialists, including in Saint Petersburg. When constructing an underground structure it is necessary to ensure safety of the surrounding buildings, that is achieved by construction of an excavation fence and its anchoring system which have the required rigidity to minimize settlements and horizontal displacements of the soil mass and the existing buildings on it. The ductility of the enclosure can easily be overcome by anchoring against horizontal displacements in the design model. However, it is not easy to achieve this in the construction site. The paper demonstrates how the effectiveness of a very promising idea of increasing the rigidity of the excavation fence by means of buttresses can be nullified given a case study of geotechnical monitoring. The consequences of implementation of the design solution, in which the excavation was developed under sheet pile protection with buttresses made of the same sheet piles, are considered. There are presented the results of field measurements demonstrating inoperability of such a design solution based on an unreliable design model of behavior the structure, which does not have a sufficient spatial stiffness and does not provide joint operation of buttresses and excavation enclosure. The paper demonstrates the inevitability of negative consequences in case of violation of Archimedes’ law, when the weight of load-bearing structures of a building on a spread footing with a developed underground part is insufficient to
counteract the ejective force acting on a body immersed in liquid. The curious case cited in the paper serves as a reminder of a truism: when providing resistance to floating of a structure a designer should not take into account useful loads from the weight of floors and roofs. It may happen that the structure will float during the finishing process (what happened in the case under consideration) or during in-service repairs.

Underground construction Floatation calculation Archimedes’ law pit enclosure buttresses sheet pile enclosure

1. Ilyichev V.A., Mangushev R.A. (eds), 2016. Geotechnician’s handbook. Soils, foundations and underground structures, 2nd edition, supplemented and revised. ASV, Moscow. (in Russian)
2. Mangushev R.A., Nikiforova N.S., 2017. Technological settlements of buildings and structures in the zone of influence of underground construction. ASV, Moscow. (in Russian)
3. Mangushev R.A., Osokin A.I., 2018. Geotechnics of Saint-Petersburg. Experience in construction on soft soils, in R.A. Mangushev (ed.). ASV, Moscow. (in Russian)
4. Mangushev R.A., Nikiforova N.S., Konyushkov V.V., Osokin A.I., 2013. Design and installation of underground structures in open pits. ASV, Moscow — Saint Petersburg. (in Russian)
5. Paramonov V.N., Ulitsky V.M., Shashkin A.G., 2021. Design of foundations and foundations of unique buildings and structures. Publishing house of Petersburg State Transport University, Saint Petersburg. (in Russian)
6. Ter-Martirosyan Z.G., Ter-Martirosyan A.Z., 2020. Soil mechanics in high-rise construction with a developed underground part. ASV, Moscow. (in Russian)
7. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shahskin K.G., 2010. Geotechnical support of urban development. Stroyizdat North-West, Publishing house of Georekonstruktsiya Group of Companies, Saint Petersburg. (in Russian)
8. Ulitsky V.M., Shashkin A.G., Shahskin K.G., 2012. Geotechnical Guide. Guide for soils, foundations and underground structures. Publishing house of the Institute “Georekonstrukciya”, Saint Petersburg. (in Russian)
9. Shashkin A.G., 2014. Design of buildings and underground structures in difficult engineering-geological conditions of Saint Petersburg. Akademicheskaya Nauka — Geomarketing LLC, Moscow. (in Russian)
10. Shashkin A.G., Shahskin K.G., Bogov S.G., Shashkin V.A., Shashkin M.A., 2021. Monitoring of buildings and structures during construction and operation. Publishing house of the Institute “Georekonstrukciya”, Saint Petersburg. (in Russian)
11. Shashkin A.G., Shahskin K.G., Nikolavtsev S.V., Plechkova I.L., Kuzmin A.A., 2022. Calculated assessment of the landslide development hazard. Engineering Survey, Vol. XVI, No. 2, pp. 18–33, https://doi.org/10.25296/1997-8650-2022-16-2-18-33. (in Russian)
12. Shulyatiev O., Mozgacheva O., Pospehov V., 2017. Development of underground space of cities. ASV, Moscow. (in Russian)

KONSTANTIN G. SHAHSKIN
Construction Design Institute Georekonstrukciya LLC; Saint Petersburg, Russia; cshashkin@yandex.ru
Address: Bld. 4, Liter A, Izmailovsky Ave, 190005, Saint Petersburg, Russia
ALEKSEY G. SHASHKIN*
Construction Design Institute Georekonstrukciya LLC; Saint Petersburg, Russia; 9563513@gmail.com
VLADIMIR M. ULITSKY
Construction Design Institute Georekonstrukciya LLC; Saint Petersburg, Russia; ulitskii@pgups.ru
SERGEI G. BOGOV
Construction Design Institute Georekonstrukciya LLC; Saint Petersburg, Russia; s.bogov@georec.spb.ru

Статьи из журнала

ПОЛЕВЫЕ МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ: СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЧАСТЬ 2. СТАТИЧЕСКОЕ И ДИНАМИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ

“Геотехника”, Том XV, № 1/2023

Авторы: Болдырев Г.Г., Идрисов И.Х.

В статье рассмотрены статический и динамический методы зондирования мерзлых грунтов. Приведен обзор выполненных ранее исследований в Российской Федерации (РФ) и за рубежом. Отмечено, что данные методы испытаний широко используются для ...

ИССЛЕДОВАНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АНКЕРНЫХ КОНСТРУКЦИЙ, УСТРАИВАЕМЫХ ПО ТЕХНОЛОГИИ БУРЕНИЯ ТРУБЧАТЫМИ ВИНТОВЫМИ ШТАНГАМИ

“Геотехника”, Том XV, № 1/2023

Авторы: Соловьев Д.Ю., Харичкин А.И., Драницын А.В., Галимов И.М.

В настоящее время широкое распространение в строительстве получила технология устройства грунтовых нагелей и анкеров на основе самозабуриваемых стальных трубчатых винтовых штанг (ТВШ). Технология изготовления ТВШ имеет ряд преимуществ по сравнению ...

ВЛИЯНИЕ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ СВАИ НА СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТА СРЕЗУ ПО ПОВЕРХНОСТИ СМЕРЗАНИЯ

“Геотехника”, Том XV, № 1/2023

Авторы: Алексеев А.Г., Гречищева Э.С., Козлова О.В., Хмызов В.В., Володин А.В.

Самым распространенным и наиболее экономичным видом фундамента при строительстве на многолетнемерзлых грунтах является свайный, который имеет ряд существенных преимуществ по сравнению с другими типами оснований. Несмотря на то, что проведен ...

БЕЗОПАСНОСТЬ ПРОЕКТИРОВАНИЯ, СТРОИТЕЛЬСТВА И ЭКСПЛУАТАЦИИ ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ РАЗЛИЧНОГО НАЗНАЧЕНИЯ НА ВОДОНАСЫЩЕННЫХ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ: ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ И ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ

“Геотехника”, Том XV, № 1/2023

Авторы: Дашко Р.Э., Колосова Д.Л.

Анализ проблемы повышения безопасности проектирования, строительства и эксплуатации зданий и сооружений различного назначения на водонасыщенных глинистых грунтах выполняется на основе рассмотрения возможности использования теории фильтрационной консолидации, предложенной еще в 1925 ...