УДК 69.0
В.Н. Попов (ТОО «КарагандаГИИЗ», г. Караганда, Казахстан) А.Ж.Жусупбеков (ЕНУ им. Л.Н.Гумилева, г.Астана, Казахстан) Причины чрезвычайно редкого явления полного разрушения жилого дома
в микрорайоне «Бесоба» в грунтовых условиях г. Караганды Введение
Жилой комплекс «Бесоба» расположен в г. Караганде, состоит из пяти пятиэтажных домов №№ 3-7, из которых дома № 5, №6 и № 7 достроены и заселены, а дома № 3 и № 4 находятся на стадии строительства (Рисунок 1).
Рисунок 1- Топографическая карта местности Обнаружение дефектов и деформаций в здании
До возникновения чрезвычайной ситуации в ночь с 1 на 2 апреля 2012 г.
в пятиэтажном восьми подъездном доме № 7 начались деформации. На перегородках в пределах лестничных клеток секций Д, Е, Ж, И и на стенах жилых помещений квартир секций Ж, И (подъезды 7,8) наблюдались
многочисленные трещины величиной раскрытия 1-3 мм, а также перекос оконных и дверных блоков. Цокольная часть блока № 2 дома № 7 была затоплена водой, в том числе горячей. Зафиксирована осадка колонн среднего ряда, с образованием чашеобразных полостей затопленных на глубину 32 см.
водой.
Стеклопакеты цокольного этажа в световом приямке деформировались с повреждением стекол.
На 03.04.2012 г. по предварительному экспертному заключению института КазМИРР при РГКП КарГТУ, техническое состояние несущих конструкций здания оценено как аварийное.
На 04.04.2012 г. техническое состояние оценивается уже с реальной угрозой обрушения.
На 05.04.2012 г. продолжается рост деформаций несущих конструкций. Люди из дома выселены.
По результатам инструментальных наблюдений института КазМИРР второго четырех секционного аварийного блока максимальный угол отклонения секции И (подъезд № 8) от вертикальной плоскости составлял 720 мм.
06.04.2012 г. в связи со значительным креном здания более 855 мм секции И (подъезд № 8) и 730 мм секции Д (подъезд № 5) произошел надлом в верхней части железобетонных монолитных колонн по оси Г цокольного этажа (Рисунки 2А и 2Б).
Рисунок 2A Геодезическая съемка контроля углов корпус № 7, 05/04/2012 в 16:00
Рисунок 2Б Геодезическая съемка контроля углов корпус № 7, на 06/04/2012 в 09:30
При дальнейшем увеличении крена сжатая рабочая продольная арматура железобетонных монолитных колонн по оси Г начала выпучиваться, стали оголяться и рваться поперечные хомуты, дробиться бетон.
Обрушение
В 10 часов 55 минут произошло обрушение дома № 7, жертв и пострадавших нет (Рисунки 3А,3Б,3В).
Рисунок 3A- До обрушения здания Рисунок 3Б - Начало обрушения здания
Рисунок 3В - Обрушение здания Причины случившегося
Исходя из случившегося, возникает вопрос, какие причины организационного и технического характера привели к непоправимой чрезвычайной ситуации, а именно к катастрофе.
Как выяснилось, рабочий проект по объекту разрабатывался без инженерно-геологических изысканий. Технический отчет о выполненных инженерно-геологических изысканиях на объекте отсутствует, что отмечено в акте расследований причин возникновения чрезвычайной ситуации (ЧС) в г.
Караганде (микрорайон «Бесоба»). В проекте предусмотрен ленточно- столбчатый тип фундаментов на песчаном основании (пески средней крупности), что не соответствует фактическим грунтовым условиям микрорайона «Бесоба». При вскрытии котлована и обнаружении глинистых грунтов, вместо песков, в соответствии с п. 1.11 [1] технадзор должен был проинформировать об этом изыскательскую и проектную организации и составить акт о несоответствии грунтов основания, что послужило бы основанием для корректировки проекта с учетом специфических свойств грунтов основания.
Из-за развития неравномерных осадок фундамента, по распоряжению акима г. Караганды, ТОО «КарагандаГИИЗ» было дано поручение установить технические причины обусловившие деформацию здания.
В результате проведенных контрольных инженерно-геологических исследований было установлено, что в основании фундаментов домов микрорайона «Бесоба» залегают элювиальные глины е (J2) по коре выветривания среднеюрских пород обладающих набухающими свойствами.
По степени относительного свободного набухания 0,115-0,270, при влажности набухания 26,0-44,1 % на приборе ПНГ – 1 – сильно набухающие.
В замоченных набухающих грунтах, по своей специфике, снижается до 3-х раз значение сцепления (прочностные характеристики) и до 2-х раз значение модуля деформации (деформационные характеристики). Эти изменения прочностных и деформационных характеристик подтверждаются лабораторными испытаниями проб грунта, отобранных 04.04.2012 г. из скважин К-14-12 и К-15-12, а также14.04.2012 г. из трех шурфов ниже отметки заложения подошвы фундамента обрушившейся части дома (Рисунки 5А, 5Б).
Рисунок 5А-Отбор монолитов в шурфе с внешней стороны фундамента
Рисунок 5Б-Отбор монолитов в шурфе с внутренней стороны
фундамента
Глины, вскрытые при бурении скважин, характеризуются значениями расчетного давления набухания 2,5 и 4,0 кг/см2, вскрытые в шурфах под фундаментом и в местах выпора характеризуются значениями расчетного давления набухания 1,5 кг/см2, при влажности набухания от 16,0 до 26,0 %, что указывает на то, что под фундаментом здания происходил процесс длительного замачивания глин, при котором ухудшаются их прочностные и деформационные свойства.
При этом следует отметить, что проектом был предусмотрен и построен световой приямок по оси Г с внешней стороны дома № 7 глубиной 1,10 м от поверхности земли, из-за которого подошва фундамента оказалась в зоне сезонного промерзания грунтов. Нормативная глубина промерзания для глинистых грунтов в данном районе 172 см, фундамент заложен на глубину 180 см.Потеря устойчивости сооружений на набухающих грунтах, как правило, следствие действия воды в трещинах глин, что приводит к неприятным последствиям. Набухание связано с явлением иссушения глинистых грунтов, когда за счет изменения уровня грунтовых вод или за счет просачивания дождевых, талых, а возможно и техногенных вод, как в нашем случае, к основанию фундамента, приводит к изменению физических, прочностных и деформационных характеристик грунтов. При обследовании основания, грунтовые воды скважинами глубиной до 20 м не вскрыты.
Набухание глин - это угрожающее геологическое явление, которое требует с ним считаться и вырабатывать соответствующие мероприятия.
Глинистые минералы абсорбируют воду, за счет чего происходит закрытие трещин и увеличение объема. При наличии большого веса сооружения вспучивающий грунт выдавливается из-под фундамента, за счет чего и происходят деформации при ленточных фундаментах.
Выводы
В связи с несоблюдением требований действующих нормативных документов на территории Республики Казахстан заказчиком, изыскательской организацией, проектной организацией, экспертизой и техническим надзором, привело к развитию недопустимых осадок фундаментов, связанных с набуханием и промерзанием грунтов основания и в последствии к обрушению здания.
Отсутствие мероприятий по выполнению требований п. 4 [2], а именно: водозащитные мероприятия, применение компенсирующих песчаных подушек, полная или частичная замена слоя набухающих грунтов не набухающими или полная или частичная прорезка фундаментами слоя набухающего грунта не позволило исключить проявление и предотвращение
влияния набухающих свойств грунтов на устойчивость здания, что и явилось главной причиной обрушения части существующего дома № 7 в пределах с 5 по 8 подъезды.
Литература:
1. СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
2. СНиП РК5.01-01-2002 «Основания зданий и сооружений».
