искать
Дискуссия профессионалов 

Некоторые проблемы, связанные с реконструкцией сооружений. Часть 2.

Приклонский Владислав Владиславович
13 июня 2017 года

В предлагаемой ниже статье продолжается обсуждение [3,6] современного состояния вопроса о геотехнических проблемах, возникающих при проведении реконструкции зданий, построенных на свайном основании. Показано, что в вопросе несущей способности свай в фундаментах законченных строительством сооружений существует два мнения: мнение официальной науки и мнение альтернативное, излагаемое одним из представителей строительного комплекса, которые радикально не совпадают. По мнению В.Приклонского, его оппоненты уделяют излишне много внимания роли времени в изменении несущей способности свай, хотя, конечно, причины разногласий с оппонентами кроются глубже.

Редакция электронного журнала «ГеоИнфо» приглашает всех специалистов к дискуссии по затронутым автором проблемам.

Приклонский Владислав ВладиславовичГлавный специалист НПО «Север»

В одной из древних притч говорится о том, что мало иметь глаза и уши, нужно иметь еще стремление ими воспользоваться. Именно отсутствием такого стремления можно объяснить молчание профессионального сообщества в ответ на публикацию работы [2]. В этой работе, вышедшей в 2014 году, достаточно ясно излагалась и объяснялась позиция автора в отношении практики проведения испытаний свай в законченных строительством сооружений, там же приводилось и ее обоснование. И если бы у оппонентов было зрение и слух, а главное – стремление направить их на беспристрастную оценку развивающейся неприглядной ситуации, связанной с практикой проведения статических испытаний свай в построенных сооружениях, развитие событий давно бы уже шло по другому сценарию, в позитивном и конструктивном направлении.

На сегодняшний день в профессиональной среде существует два противоположных мнения относительно несущей способности свай в фундаментах законченных сооружений. Отличие можно выразить цитатами из двух источников:

С.Алексеев (профессор, д.т.н.): «Очевидна целесообразность проведения статических испытаний свай в конструкциях при решении вопроса о возможности реконструкции зданий на свайных основаниях» [1]. Это мнение разделяет подавляющее большинство профессионального сообщества ученых, что выразилось в многочисленных негативных отзывах на публикацию [3].

В.Приклонский (специалист строительного комплекса): «Существующая практика полевого исследования несущей способности свай в нагруженных полностью или частично сооружениях … с низким ростверком не обладает требуемой информативностью и должна быть пересмотрена» [2]. Пока это единичное мнение, в поддержку которого не выступил никто. Автор надеется, что это положение будет меняться.

За истекший с 2014 года период автор настоящей статьи только укрепился в своем мнении о полном отсутствии полезной информации в статических испытаниях свай в фундаментах законченных сооружений и теперь уверен, что его утверждение касается не только сооружений с низким ростверком, но и сооружений с высоким ростверком.

 

Возвращаясь к истории

В первой части данной статьи [3] речь шла об истории возникновения рассматриваемой проблемы и о первых шагах к ее решению. Так уж случилось, что пионерами в попытках ее решить стали ученые из города Санкт-Петербурга. Первопроходцам всегда труднее, и они чаще ошибаются. Проблема для ученых из Северной столицы оказалась, образно говоря, не по зубам, хотя и нельзя сказать, что была она сколько ни будь сложной. Просто ключи к ее решению не лежали открытыми на поверхности, в ней оказались некоторые подводные камни. На месте этих ученых, пошедших по ложному пути, мог бы оказаться кто угодно.

Публикация [3] меньше всего преследовала цель обидеть и специально подвергнуть критике уважаемых специалистов из Санкт-Петербурга. Она была написана, чтобы вызвать заинтересованных лиц на диалог, совместными усилиями выявить суть проблемы и всесторонне обсудить ее. Но скорые решения не всегда находятся сразу, особенно, если в дело вступает тяжелая артиллерия в лице заслуженных российских ученых. Это вполне естественно, и автор, прекрасно это понимая, не собирается осуждать кого-либо. Хотя то, что самая первая публикация [2], вышедшая в журнале «Геотехника» три года назад, не вызвала абсолютно никакой реакции, удивляет и озадачивает! Ведь от того, как будет решена проблема несущей способности свай, зависит будущее многих людей, их судьба и здоровье. Кроме того, и репутация отечественной науки что ни будь, да должна стоить!

А ведь именно в той ранней публикации 2014 г. показаны контуры проблемы, изложено обоснование позиции автора и поясняются причины, по которым он считает сложившуюся практику определения несущей способности свай в конструкциях сооружений неправильной.
 

Как все начиналось

Сложилось впечатление, что первый документ, предписывающий, как должна решаться проблема исследования несущей способности свай в зданиях состоявшейся постройки, принимался в условиях отчаянной спешки и обсуждался только в узком ограниченном кругу. Это могли быть всего лишь главный инженер проекта переустраиваемого сооружения и руководитель изыскательского подразделения, которому поручалось выполнять полевые работы. Не думаю, что в составлении этого документа участвовали ученые. Это не их стиль, для них нехарактерна поспешность и риск.

Вероятнее всего, ученые вначале оставались в стороне от того, что происходило при реконструкции, и лишь позже начали одобрять и поддерживать то, что уже состоялось.

Впрочем, и не важно, кто был первым. Главное, что инициатива пошла из Санкт-Петербурга, известного научного, образовательного и промышленного центра страны. А потому эта инициатива не могла остаться незамеченной. Ее достаточно быстро приняли на вооружение в других регионах страны.

Конечно, бывает, когда под давлением обстоятельств поспешно и неосмотрительно принимаются совершенно непродуманные решения, но впоследствии их приходится часто менять и, оглядываясь назад, вносить соответствующие поправки. Полагаю, что в рассматриваемом случае данный момент давно уже назрел и даже перезрел.

 

Роль времени в геотехнических процессах

Несмотря на то, что исследованию поведения свай во времени уделено много внимания и у нас, и за рубежом, следует понять, что сам фактор времени не является фактором влияния. Он всего лишь фон или, если хотите, координатная сетка, на фоне которой происходят те или иные события.

Чтобы наглядно показать это, приведем примеры распространенных ложных утверждений, связанных с временем:

1). Продолжительность жизни человека зависит от его возраста. На самом деле, это не так! Она зависит от его иммунной системы, которая досталась ему по наследству от родителей. Зависит и от ряда случайных или не случайных событий в его жизни.

2). Продолжительность жизни сооружения зависит от длительности его эксплуатации. И опять это не так! Она зависит от того, насколько правильно и без ошибок оно было запроектировано и построено. Одни сооружения разваливаются, еще не будучи до конца построенными (знаменитый Истринский купол). Другие эксплуатируются год или два и тоже внезапно разрушаются (аквапарк в Ясенево). А если повезет, такое происходит и позже, через 20-30 лет по окончании строительства, в результате срабатывания отложенной во времени реакции на ошибки проектирования (Басманный рынок). Третьи стоят многие сотни лет, несмотря на разрушительные войны, прокатившиеся в этих столетиях. Многое зависит от своевременных ремонтно-восстановительных работ, от исключения несанкционированного, а главное не продуманного вмешательства, приводящего к ослаблению жесткости здания со всеми вытекающими отсюда последствиями.

3). Несущая способность одиночных свай зависит от времени их нахождения в грунте и с течением времени увеличивается. И снова ошибка! Она зависит от генетики, то есть условий работ по их погружению. И от изменения климатических, природных и техногенных событий в окружающем сваю пространстве, влияющих на физические процессы в грунтовой среде. И даже от расположения свай в географическом пространстве, если речь идет о просадочных или многолетнемерзлых грунтах.

Оппоненты автора удивительно-загадочным образом не поняли, что в публикации [3] речь шла о поведении свай в закрытом пространстве, в фундаментах уже существующих зданий. Ведь именно эта тема волновала и самих ученых из Санкт- Петербурга, которые посвятили ей соответствующие публикации и показали в них свой практический опыт в освещении этой темы. И поведение свай в открытом пространстве их волновало менее всего, также, как и автора настоящей публикации. Тем не менее, исходя из коротких негативных ремарок, оппонентов взволновало то, что автор не уделяет внимания изменениям несущей способности одиночных свай в открытом пространстве.

Время от времени появляются публикации, указывающие на то, что тот или иной автор исследовал поведение свай во времени и следует считать вопрос закрытым раз и навсегда. Однако вопрос не закрыт, поскольку каждый раз любой автор вновь начинаемых исследований, описывает сугубо частный случай. И со временем опять будут появляться другие новые исследования, опровергающие первые. И в спорах до хрипоты в горле будут отстаивать свои мнения, но только совершенно напрасно. Ибо каждый будет прав, но только для своего собственного конкретного случая.

 

Переломный момент, или Где искать корни

В ГПИ (государственный проектный институт) Фундаментпроект, где автор работал много лет, существовало неуклонное правило. Оно гласило: любые исследования в поле проводить на основе грамотно составленного технического задания и программы работ, согласованной с заказчиком и разработчиком проекта. В случае, если предстояли неординарные работы и надлежало выполнить не совсем обычные рядовые изыскания или опытные экспериментальные работы, составлялась развернутая программа. В преамбуле приводился обзорный материал, где указывалось, что было сделано ранее, какие результаты были получены. Если такой документации не находили, составлялся аналитический прогноз, какие проблемы могут возникнуть впереди, и какие результаты могут ожидаться. Это помогало подобрать соответствующее оборудование для полевых работ и дать ориентиры, помогающие вовремя избежать серьезных ошибок. Такой подход оправдывал себя, позволял не допускать брака и переделок. Экономились материальные и людские ресурсы. При таком подходе предприятие пользовалось заслуженным авторитетом и уважением и считалось одним из ведущих учреждений геотехнического профиля на пространстве бывшего СССР. Этот авторитет укреплялся усилиями его бывшего директора, к.т.н. Ю.Трофименкова, создавшего этот институт с нуля и долгое время его возглавлявшего.

Если бы традиции Фундаментпроекта учитывались в современной производственной практике, то исследование несущей способности свай в отстроенных сооружениях пошли бы по другому направлению. В реалиях Санкт-Петербурга неготовность управленцев выносить на обсуждение проблемные вопросы сыграла свою негативную роль. В результате задания на производство испытаний с очевидной вероятностью выдавались непродуманно, без предварительного обсуждения и поручались к исполнению не имеющим широкого опыта специалистам. К тому же, скорее всего, и само выполнение не контролировалось научными коллективами. При выборе исполнителя не учитывалось и то, что рядовые инженеры и техники не владеют и малой толикой того объема колоссальных знаний и опыта, которые накоплены профессиональными учеными. При надлежащем подходе к делу, получив предварительные ориентиры, исполнители, взглянув на первые результаты своих работ, тут же наверняка сообщили бы руководителю проекта и тем, кто составлял задание на производство работ, что теория не согласуется с практикой. Суть проблемы тотчас была бы понята, и дальнейшие исследования не пошли бы по ложному и опасному пути, как это происходит сейчас. Грамотно подготовленное задание – это 50% успеха любого будущего начинания, в том числе и научного исследования.

 

Ключи к пониманию проблемы

Наиболее приблизился к пониманию сущности проблемы профессор В.Парамонов [5]. По-видимому, только огромная занятость текущими задачами и преподавательской деятельностью не позволила ему завершить начатое.

Понятие «несущая способность свай» появилось достаточно давно, с тех самых пор, как в строительную практику вошли сами сваи. С самого начала и весь последующий период времени делались практические шаги по оцифровке данного понятия для одиночных свай. Это было важно, так как помогало создать расчетный аппарат для суммарной оценки несущей способности всего свайного основания. Считалось, что если известна несущая способность одной сваи, то легко установить и несущую способность всего основания, просуммировав несущую способность каждой отдельной сваи. Дальнейшие исследования показали, что такой прием справедлив, но только в том случае, если расстояния между сваями в основании сооружения будут исключать их взаимное влияние друг на друга. В дальнейшем это определило и тактику определения несущей способности свай в полевых испытаниях. Это же предопределило и понимание того, какими должны быть расстояния между сваями в разрабатываемом проекте, чтобы максимально эффективно использовать их несущую способность.

О том, какими они должны быть, существуют разные мнения. Но большинство специалистов сходятся на том, что они должны составлять не менее 6-10 кратных значений поперечного сечения свай, если речь идет о полевых испытаниях. При проектировании свайного поля эти расстояния должны быть увеличены вдвое, чтобы исключить эффект встречного наложения и суммирования напряжений в напряженно-деформированном массиве грунта основания. (Исследования показывали, что меньшие значение больше соответствовали условиям, когда сваи прорезали более слабые грунты и наоборот – большие размеры нужно было принимать для более прочных грунтов).

Данные рассуждения положены в основу одного из основных базовых постулатов механики грунтов для свайных оснований. Согласно ему, сближение свай между собой, начиная с некого предельного расстояния, уменьшает суммарную несущую способность свай основания. Потребности экономичного строительства, необходимость учета затрат на создание ростверка, не позволяли в полной мере использовать полученный опыт исследований и получить тем самым максимальный положительный эффект от оптимального распределения свай.

Нормативными документами при проектировании свайного поля рекомендовано, с учетом вышеприведенных обстоятельств, принимать расстояние между сваями 3d, где d – диаметр сваи. Это своего рода компромисс между желаемым и возможным. В результате на практике расстояние между сваями принималось и принимается до сих пор в пределах 2,5-3,5d. Хотя часто встречаются проекты, где расстояния между сваями составляют и 2d.

Одним из естественных следствий проектирования по предельным состояниям является также тот факт, что реальная несущая способность сваи с ростом нагрузки уменьшается и с достижением предельно регламентированной осадки достигает своего предельно низкого значения. Свая здесь или полностью теряет свою способность оказывать дальнейшее сопротивление внешней нагрузке, или работа сваи за пределами этих значений приводит к серьезным осложнениям в эксплуатации здания. Даже небольшое превышение предельной нагрузки может стать причиной потери несущей способности, так как препятствует нормальной эксплуатации сооружения.

Здесь приведены основные постулаты классической теории, которые широко известны и понятны всем ведущим специалистам строительной отрасли. Естественно, тут есть некоторые преувеличения. Понятны они не абсолютно всем без исключения, а только специалистам, получившим соответствующее образование. Хотя бы в порядке курсов повышения квалификации младшего и среднего персонала ИТР или специалистам, успешно сдавшим в свое время кандидатский минимум. Для широкого круга специалистов во всем мире такие знания оказывались столь же привычными и доступными, как азбука и таблица умножения для большинства жителей планеты.

Согласно обоим постулатам, с увеличением нагрузки и с повышением плотности расположения свай, несущая способность свай увеличиваться не может. А вот уменьшаться она в сравнении с исходным моментом первоначального строительства даже обязана. Конечно, эти постулаты появлялись в классической теории не в порядке фантазий на вольные темы, а были доказаны соответствующими опытами, проведенными на открытых территориях.

Уверенно можно сказать, что ученые, стоявшие в свое время у истоков обнародования этих постулатов, даже в страшном сне не предполагали, что их надежность и выверенность будет опровергаться столь иррациональным путем, как это было сделано учеными из Санкт-Петербурга. Точно так же на месте ученых поступил бы и робот, действующий согласно заложенной в него программе. В его оправдание можно привести то, что ему строго настрого запретили пользоваться собственными мозгами: в электронную начинку робота заложен готовый алгоритм выполнения задачи с указанием не отступать от него ни на шаг. Думать самостоятельно ему запрещено, чего нельзя сказать о реальных ученых, источников творческого процесса. Им наше государство всегда стремилось создать условия, поощряющие созидательную собственную творческую деятельность, мобилизующие их умственные начала.

В душе основоположники создания механики грунтов, надо думать, были оптимистами и полагали, что наука обречена на прогресс. Но пути господни неисповедимы! И все на свете, как свидетельствует опыт, изменяется волнообразно.

 

Выводы

Приведенный анализ указывает, что принятое в свое время решение оценивать несущую способность свай по результатам их испытаний в существующих сооружениях было в корне неверно, т.к. не отражает реальное поведение свай в конструкции сооружения.

Рекомендации, основанные на таких решениях, являются потенциально опасными, так как могут нанести ущерб конструкциям реконструируемых сооружений.

Послесловие

Перед отправкой этой статьи в редакцию, случайно бросился в глаза абзац из статьи уважаемых мною ученых из того же Санкт-Петербурга, опубликованной во втором номере журнала Геотехника за 2016 год. То, что в нем излагалось, было настолько созвучно собственному пониманию автором современных процессов в развитии геотехнической отрасли, что представляется целесообразным, игнорируя обвинения в плагиате, привести его текст практически дословно здесь:

«Научные журналы обыкновенно наполняют статьи, рассказывающие читателю о новых исследованиях, решениях, технологиях. Поэтому авторы испытывают некоторую неловкость перед просвещенной аудиторией читателей журнала Геотехника, намереваясь поведать о совершенно противоположном – о деградации научной мысли (точнее отсутствии таковой), о проектных решениях, которые можно было бы счесть курьезными, если бы не ошеломляющая массовость их применения. И все же авторы посчитали возможным начать это неприятное обсуждение, которое быть может при содействии неравнодушного профессионального сообщества перерастет в дискуссию».

Лучше не скажешь!

 

Список литературы
Алексеев С.И., Тихомирова Л.К. Оценка результатов определения расчетной нагрузки на сваю, работающую в составе несущей конструкции здания / Реконструкция городов и геотехническое строительство, №5/2002, с.120-124.
Приклонский В.В. Несущая способность свай при реконструкции сооружений / Геотехника, №4/2014.
Приклонский В.В. Некоторые проблемы реконструкции зданий. История вопроса / Электронный журнал «ГеоИнфо» от 23.05.2017.
Приклонский В.В. Преодолеть технологическое отставание / Вестник инженерных изысканий. №10-11/2016.
Парамонов В.Н., Дунаевская Т.А. Изменение несущей способности забивных свай во времени на открытых площадках и нагруженных конструкциями / Реконструкция городов и геотехническое строительство, №8/2004, с.102-106.
Барвашов В.А. К статье Приклонского «Некоторые проблемы реконструкции сооружений. История вопроса» / Электронный журнал «ГеоИнфо»

Отправить сообщение, заявку, вопрос

Отправить заявку на посещение мероприятия

Отправить заявку на участие как экспонент

Запросить консультацию специалистов по данному техническому решению