Начиная с 1987 г. ведется геодезический мониторинг за состоянием здания столовой предприятия «Малахит». Здание представляет собой 4-этажное каркасное, трехпролетное, прямоугольное в плане строение с цокольным этажом (рис. 1).

Наружные стены здания выполнены из керамзитобетонных панелей, междуэтажные перекрытия железобетонные, из пустотных плит. Фундамент под основное здание выполнен в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 500 мм с монолитными железобетонными ребрами по периметру плиты толщиной 500 мм и с монолитными железобетонными ребрами толщиной 1200 мм по продольным осям колонн. К зданию с двух противоположных торцов пристроены две лестничные клетки с лифтовыми шахтами. Лестничные блоки имеют размеры в плане 7х5м. Стены лестничных блоков кирпичные, несущие. Фундамент под лестничные блоки выполнен в виде монолитной железобетонной плиты толщиной 500 мм. Под кирпичные стены лестничного блока по плите уложены фундаментные бетонные блоки толщиной 400 мм. Глубина заложения подошвы плиты основного здания 3,9 м, глубина заложения  подошвы плиты под лестничный блок »3,2 м. Лестничные блоки по проекту отрезаны от здания столовой деформационными швами. Согласно чертежам института «Гипроторг», под всей плитой основного корпуса выполнен пластовый дренаж в виде слоя крупного песка толщиной »650 мм.

Площадка строительства расположена в Московском районе Санкт-Петербурга, на территории Приневской низменности и образована (под слоем техногенных отложений) послеледниковыми, озерно-ледниковыми и ледниковыми отложениями. Мощность техногенного слоя, состоящего из строительного мусора, обломков кирпича, шлака и супесчаного заполнителя, составляет 2 м (вместе с погребенным под ним 40–70-сантиметровым почвенно-растительным слоем). Послеледниковые отложения, представленные тугопластичными суглинками с тонкими прослойками песка, залегают до глубины 3,0–3,2 м от поверхности. Они подстилаются озерно-ледниковыми ленточными глинами текучей консистенции мощностью 4,7–6,7 м. Кровля ледниковых отложений вскрыта на глубине »10 м. Уровень подземных вод варьируется в интервале глубин 1,5–2,0 м от уровня земли. Физико-механические  характеристики грунтов приведены в табл. 1.

Таблица 1

Физико-механические характеристики грунтов 

 Здание столовой возводилось с устройством котлована глубиной »4м под защитой шпунтового ограждения из Л-VI длиной 12 м с креплением стен анкерами и распорными и обвязочными балками. После возведения всего здания практически весь шпунт был извлечен, а распорные трубы диаметром 700 мм, проходившие через стены лестниц, так и остались вмонтированными в конструкции их стен. Это обнаружили в процессе производства работ по усилению. Необходимо отметить, что подвальное пространство лестниц было засыпано грунтом на 2,8 м (до уровня дневной поверхности), что дополнительно пригрузило фундаментные плиты.

С 1994 г. лестничный блок, примыкающий к каркасно-панельному зданию в осях «Г/2-3» (рис.1), начал отклоняться от вертикали. Отклонение было зафиксировано на 130 мм на уровне пола 4-го этажа. По данным геодезических измерений на 24.10.2000 (рис. 2), среднее отклонение от вертикали наружной стены лестничной клетки, расположенной со стороны оси «Г», составляет 25,75 см, со стороны оси «А» –11,9 см.

 Со стороны оси «Г» осадки внешнего угла (марка № 31) с 1990 по 1994 г. увеличились на 18 мм. Со стороны оси «А» горизонтальное перемещение внешнего угла (марка №17) с 1990 по 2000 г. увеличилось на 20 мм.

Анализ наблюдений за осадками марок №1, 30, 31, 32, расположенных на лестничном блоке, примыкающем к оси «Г», и марок №15, 16, 17, 18 – на лестничном блоке, примыкающем к оси «А», показал, что кривые осадок во времени не имеют затухающего характера. Лестничный блок, примыкающий к оси «Г», уже к 2000 г. находился в предаварийном состоянии.

По результатам проведенных обследований были установлены основные причины развития неравномерных осадок лестничных блоков:

Для исправления сложившейся ситуации было предложено извлечь засыпанный грунт до относительной отметки –1,65 м и усилить основание фундаментной плиты лестничной клетки в осях «Г/2-3» буроинъекционными сваями.

Работы по усилению деформирующейся лестницы в осях «Г/2» были начаты в середине сентября 2001 г.

Перед началом работ были выполнены статические испытания запроектированных свай усиления, которые подтвердили проектную расчетную несущую способность свай – 150 кН.

Первоначально проектом предусматривалось только устройство 13 буроинъекционных свай усиления диаметром 180 мм и длиной 18 м (рис. 3).

Рис. 3. Усиление фундаментной плиты лестницы буроинъекционными сваями

При извлечении грунта внутри лестницы на глубине порядка 1,8 м была встречена труба диаметром 700 мм, проходящая через фундаментные блоки стен лестницы. После дополнительного обследования выяснилось, что эта труба на момент строительства выполняла роль распорки шпунтового ограждения котлована, а позднее была обрезана и заглушена в месте примыкания к основному корпусу.

Выполнение двух буроинъекционных свай первой очереди, которые устраивались снаружи здания, привело к дополнительному раскрытию трещин и увеличению скорости развития осадок. Работы были приостановлены. Для компенсации развивающихся деформаций и снижения влияния от динамических нагрузок при бурении было выполнено инъекционное закрепление грунтов основания на глубину до 3 м (рис. 4).

Рис. 4. Компенсационное усиление основания фундаментной плиты лестницы инъекцией цементного раствора

В процессе ведения работ непрерывно проводился мониторинг. Данные геодезических наблюдений свидетельствуют, что проведение работ по закреплению грунтов (декабрь 2001 г.) позволило приостановить процесс деформирования лестничного блока (рис. 5).

В феврале 2002 г. было принято решение о продолжении работ по устройству буроинъекционных свай усиления. Так как набор прочности цементного раствора в грунте существенно замедляется, проектное армирование свай из отдельных арматурных стержней с учетом исследований НИИОСП [1] было заменено трубой диаметром 114 мм с толщиной стенки 7 мм. Поскольку в процессе ведения работ возможно продолжение роста осадок, а изготовленные сваи не могут немедленно включиться в работу, была предложена специальная последовательность изготовления свай, включающая технологические простои. Бурение выполнялись станком, обеспечивающим минимальные динамические воздействия. Работы по устройству заключительных 11 свай были выполнены за 37 дней. После выполнения последней сваи осадки стабилизировались (см. рис. 5).

Приведенный пример усиления аварийно деформирующегося здания свидетельствует о том, что для успешной стабилизации осадок может оказаться необходимым применение комплекса усилительных технологий. Очевидно, что приоритетным должно быть применение щадящих технологических режимов и соответствующего оборудования. В ходе работ надо быть готовым к оперативной корректировке проектных решений и технологических параметров.

Выполняя работы по усилению деформирующихся зданий, возведенных на слабых пылевато-глинистых грунтах, необходимо учитывать длительное развитие процессов деформирования. В этих условиях целесообразно использовать буроинъекционные сваи с жестким армированием, способные максимально быстро включиться в работу. Успешное усиление деформирующегося лестничного блока предприятия «Малахит» на практике реально подтвердило это положение.