Предварительная зона влияния нового строительства

Любое заглубление на застроенной территории меняет напряжённо-деформированное состояние грунтового массива: выемка грунта разгружает основание, ограждение котлована получает горизонтальные перемещения, новое сооружение догружает массив. Поэтому п. 9.33 СП 22.13330.2016 требует выполнять геотехнический прогноз влияния строительства для всех вновь возводимых и реконструируемых сооружений на застроенной территории — включая подземные сооружения, возводимые закрытым способом, и подземные инженерные и транспортные коммуникации. Прогноз обязан учитывать и технологические осадки — от устройства «стены в грунте», грунтовых инъекционных анкеров, буроинъекционных свай.

Результат прогноза по п. 9.34 — радиус зоны влияния r_зв (для компактных сооружений) или её характерный размер (для линейных), дополнительные деформации оснований окружающей застройки и состав защитных мероприятий. Но прогноз — это численная модель, и для её сборки нужно заранее знать, какие существующие здания в неё включать. Перечень зданий зависит от размера зоны влияния, который модель и должна определить. СП 22.13330.2016 разрывает этот круг предварительной зоной влияния: п. 9.35 требует выполнять прогноз для сооружений в пределах предварительно назначаемой зоны, которая определяется по кратностям п. 9.36 или предварительным моделированием (жёсткость конструкций окружающей застройки в таких расчётах допускается не учитывать).

По п. 9.36 СП 22.13330.2016 ориентировочный радиус (характерный размер) зоны влияния r_зв допускается принимать в зависимости от глубины котлована H_к, метода его крепления и конструкции ограждения:

• 5H_к — ограждение котлована с креплением анкерными конструкциями, но не более 2L, где L — суммарная длина горизонтальной проекции тела анкера и его тяги. Скважины под анкеры сами возмущают массив далеко за ограждением — не случайно п. 9.33 требует учитывать технологические осадки от их устройства.
• 4H_к — ограждение из стальных элементов (трубы, двутавры и т. п.) с консольным креплением либо креплением стальными распорками или подкосами, а также котлован в естественных откосах — тогда зона отсчитывается от нижней границы откоса.
• 3H_к — монолитная или сборно-монолитная железобетонная конструкция ограждения («стена в грунте», буронабивные секущиеся сваи и т. п.) с консольным креплением, стальными распорками или подкосами, а также стальное ограждение при экскавации грунта под защитой монолитных железобетонных перекрытий.
• 2H_к — монолитная или сборно-монолитная железобетонная конструкция ограждения при экскавации грунта под защитой монолитных железобетонных перекрытий (технологии top-down и semi-top-down).

Логика градации прозрачна: чем жёстче ограждение и схема крепления, тем меньше горизонтальные перемещения стены и тем компактнее мульда осадок за её пределами. Два примечания к п. 9.36 корректируют базовые кратности. Первое: в специфических грунтовых условиях величину предварительной зоны допускается уточнять по местному опыту проектирования. Второе — для реконструкции: зона назначается как две глубины заложения фундаментов от существующего рельефа (или заглубления подвала в процессе реконструкции) без надстройки здания и как три глубины — при его надстройке.

Для прокладки подземных коммуникаций кратности конкретизирует СП 249.1325800.2016. Примечание 1 к п. 6.4.6 допускает принимать размер предварительной зоны влияния равным:

• 1,5H_to — при проходке закрытых выработок, где H_to — глубина заложения оси закрытой выработки;
• 2H_s и 3H_s — при проходке локальных открытых выработок (котлованов и шахтных стволов) с ограждением из железобетонных или стальных конструкций соответственно (к стальным здесь приравнены и выработки с откосами); H_s — глубина заложения низа открытой выработки;
• 3H_s и 4H_s — при проходке протяжённых открытых выработок (траншей) с ограждением из железобетонных или стальных (деревянных, траншей с откосами) конструкций соответственно.

Для траншей кратность на шаг выше, чем для локальных котлованов той же глубины: протяжённая выработка работает в условиях плоской деформации и формирует более широкую мульду. Размер зоны измеряется от границ проектируемой выработки, и его, как и по СП 22.13330.2016, допускается ограничивать расстоянием, где расчётная дополнительная осадка не превышает 1 мм — за исключением предаварийных и аварийных зданий на границе зоны (примечание 2 к п. 6.4.6).

Попадание существующего здания в предварительную зону запускает последовательность п. 9.35 СП 22.13330.2016. Сначала — техническое обследование конструкций с установлением категории технического состояния по приложению Д: от категории зависят предельные дополнительные деформации, с которыми затем сравнивается результат прогноза (условие п. 9.37).

Затем выполняется сам прогноз — как правило, МКЭ-модель со стадийностью экскавации и крепления. Окончательную границу зоны влияния допускается проводить там, где расчётная дополнительная осадка грунтового массива или основания существующего здания не превышает 1 мм; исключение — здания аварийной категории IV на границе зоны (примечание 2 к п. 9.34). Внутри зоны влияния выделяется зона интенсивных деформаций — область, где перемещения в массиве превышают 10 мм; допустимо принимать её плановые размеры по области, где осадки земной поверхности превышают 10 мм (примечание 3 к п. 9.34). Для зданий в этой зоне обследование строже: вскрытие фундаментов не менее чем в двух шурфах, установление конструктивной схемы, фиксация дефектов и повреждений — эти данные входят в расчётную модель (примечание 2 к п. 9.35).

Если по результатам прогноза зона влияния оказалась шире предварительной и в неё попали здания, не учтённые на старте, — их также обследуют, устанавливают категорию технического состояния и включают в перечень сооружений, для которых выполняется прогноз (примечание 1 к п. 9.35).

Примечание 3 к п. 9.35 СП 22.13330.2016 допускает не выполнять геотехнический прогноз и не назначать зону влияния только для проектируемых подземных коммуникаций — и только при одновременном выполнении трёх условий:

1. прокладка ведётся в котловане или траншее глубиной не более 3 м;
2. расстояние до существующих зданий и сооружений — более 2H_к;
3. уровень подземных вод — ниже 3 м от поверхности.

При соблюдении этих условий допускается не проводить и обследование зданий. Для любого другого строительства на застроенной территории прогноз обязателен. Типичные ошибки при работе с предварительной зоной:

• Предварительную зону выдают за окончательную. Кратности п. 9.36 формируют перечень зданий для обследования и прогноза — окончательный размер зоны определяется только расчётом (пп. 9.33–9.34).
• Отсчёт от пятна застройки или оси сооружения. Радиус r_зв измеряется от границ проектируемого котлована (примечание 6 к п. 9.34), для котлована в откосах — от нижней границы откоса.
• Не учтено водопонижение. Радиус зоны влияния строительного водопонижения может превышать ориентировочные величины п. 9.36 (п. 11.4): дополнительные осадки развиваются по всей площади депрессионной воронки.
• Реконструкцию считают по кратностям котлована. Для реконструкции отдельное правило: две глубины заложения фундаментов без надстройки здания и три — при надстройке (примечание 2 к п. 9.36).
• Для анкеров игнорируют ограничение 2L. При коротких анкерах 2L меньше 5H_к — без учёта ограничения перечень обследуемых зданий неоправданно расширяется.