Об авторе

Автор курса — Мустакимов Валерий Раифович, кандидат технических наук, доцент кафедры архитектуры Казанского государственного архитектурно- строительного университета (КГАСУ). В 1977 г. окончил строительный факультет Самаркандского государственного архитектурно-строительного института имени Мирзо Улугбека (СамГАСИ). Специалист в области проектирования и инженерного обследования оснований, фундаментов и строительных конструкций зданий и сооружений, возводимых в обычных и особых инженерно-геологических и природно-климатических условиях.

С 1999 г. по настоящее время работает в Казанском государственном архитектурно-строительном университете (КГАСУ). В течение этого периода работал по совместительству главным специалистом по строительным конструкциям в ГУП «Татин- вестгражданпроект». Более 40 лет творческой жизни посвятил проектированию и исследованию объектов гражданского назначения, возводимых на структурно-неустойчивых (проса- дочных) грунтах в условиях сухого и жаркого климата Средней Азии. Одновременно с этим занимался проектно-изыскательской и научно-исследовательской работой в Самаркандском филиале УзНИИП градостроительства и ПЭМ СамГАСИ, последовательно занимая должности от инженера до главного инженера организаций и заместителя начальника ПЭМ СамГАСИ по науке. В 2004 г. в МГСУ защитил диссертацию на соискание учёной степени кандидата технических наук по теме «Прочность и деформативность просадочных грунтовых оснований, армированных вертикальными элементами».

В. Р. Мустакимов является автором более 200 научных работ, 3 монографий, 7 патентов на изобретения, 10 учебных пособий и 15 методических указаний в области оснований, фундаментов, подземных сооружений, архитектуры и строительства зданий и сооружений. Член Международной объединённой академии наук. Эксперт Красноярского краевого фонда поддержки научной и научно-технической деятельности.

Предисловие

По состоянию на XXI в. уровень развития и объём отечественного и зарубежного строительства различных зданий и сооружений вызывают необходимость в использовании всё новых, ещё не освоенных или не пригодных для застройки территорий с особыми инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями. Рациональным и экономически целесообразным считается использование под строительство территорий, непригодных для сельского хозяйства (заболоченных, овражных и др.). Строительные площадки, сложенные слабыми водонасыщенными или структурно-неустойчивыми грунтами, обусловливающими развитие недопустимых деформаций, неравномерных осадок, просадок, кренов и подвижек фундаментов зданий и сооружений или потерю устойчивости грунтов оснований, оцениваются как непригодные для возведения объектов без дополнительных геотехнических мероприятий по их преобразованию в прочные, устойчивые и надёжные искусственные основания. Комплекс инженерных геотехнических мероприятий по искусственному улучшению работы слабого грунтового основания, в зависимости от вида его структурной неустойчивости (просадка, оттаивание, набухание, пучение, карстовые оседания, растворение структурных связей и др.), как правило, включает конструктивные, механические и физико-химические методы (рис. П.1) [59]. Свойства грунтов повышают уплотнением и закреплением [28, 47, 58, 68, 76].

К конструктивным методам искусственного улучшения работы грунтовых оснований относятся: устройство грунтовых подушек и послойно уплотнённых насыпей; применение шпунтового ограждения для слабого массива грунта основания; создание боковых пригрузок для предотвращения выпора; горизонтальное, вертикальное, наклонное или комбинированное армирование грунтового массива. Механические методы позволяют различными инженерно-техническими способами осуществить поверхностное или глубинное уплотнение дисперсной среды грунтового массива, а также уплотнение с помощью предварительного обжатия. При этом свойства грунтов улучшаются за счёт применения энергии удара специальных видов рабочих органов, передаваемой на массив уплотняемого грунта в результате сбрасывания рабочего органа (тяжёлой трамбовки, каплевидного снаряда, фундамента в вытрамбованном котловане и др.).

Рис. П.1. Классификация методов искусственного улучшения грунтов оснований

й1

¹ Источник: [59, с. 319].

Физико-химические методы закрепления и упрочнения дисперсной среды грунтовых массивов, проявляющих просадоч- ные или другие структурно-неустойчивые свойства (набухание, рыхлость, засолённость), используются в отечественном и зарубежном строительстве в тех случаях, когда возникает необходимость улучшения работы структурно-неустойчивого грунтового основания под подошвой фундаментов: существующих зданий или сооружений; вновь возводимых объектов, пристраиваемых к существующим зданиям; надстраиваемых и подстраиваемых зданий. Привлекательность этих методов заключается в том, что они позволяют использовать безударные и безымпульсные способы: инъекционные (силикатизация, аммонизация, цементация, глинизация, битумизация); буросмесительные; локальные гидромониторные (струйная цементация); термическое закрепление (обжиг массива грунта). Как правило, эти способы улучшения работы структурно-неустойчивого массива грунтового основания реализуются при реконструкции зданий или сооружений.

При изучении архитектурно-строительного, инженерно-технологического, инженерно-геологического и гидрогеологического материала, изложенного в данном курсе применительно к просадочным грунтовым основаниям зданий и сооружений, студенты, бакалавры, магистры, аспиранты и молодые учёные архитектурно-строительных специальностей высших учебных заведений приобретают специальные знания в области оснований и фундаментов. При этом осваивается комплексный подход к разработке проекта, моделирующий принцип и технологическую последовательность проектирования, принятые в проектных организациях. В перспективе обучающиеся приобретают навыки по самостоятельному решению сложных вопросов при проектировании искусственных грунтовых оснований для различных гражданских и производственных зданий и сооружений.

С целью эффективного и всеобъемлющего использования обучающимися метода комплексного проектирования, включающего решение архитектурно-строительных задач совместно со смежными предметами, курс составлен из девяти тем, посвящённых основам современного проектирования искусственных грунтовых оснований зданий и сооружений.

В соответствии с учебным планом и утверждёнными рабочими программами, в рамках приобретаемых профессиональных компетенций, курс предназначен для обучающихся по следующим дисциплинам:

• — «Основания и фундаменты» направления подготовки «Строительство»;
• — «Искусственные основания, армированные вертикальными и горизонтальными элементами» направления подготовки «Техника и технология строительства»;
• — «Архитектура промышленных и гражданских зданий» направления подготовки «Строительство уникальных зданий и сооружений» специализации «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений»;
• — «Новые способы геотехнического проектирования и строительства фундаментов глубокого заложения (ФГЗ)» направления подготовки «Строительство уникальных зданий и сооружений» специализации «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений»;
• — «Архитектурные конструкции и теория конструирования» направления подготовки «Архитектура» по профилю «Архитектурное проектирование»;
• — «Архитектурные конструкции и теория конструирования» направления подготовки «Реконструкция и реставрация архитектурного наследия».

В результате освоения предлагаемого материала, в соответствии с приобретаемыми компетенциями (ОПК-1, ПК-1, ПК-2, ПК-3), студент должен:

знать

• — естественнонаучные основы дисциплины для разработки архитектурно-строительных и конструктивных решений при проектировании гражданских и производственных зданий и сооружений;
• — нормативную базу в области архитектурно-строительных и конструктивных решений;
• — особенности проведения инженерных изысканий, технологии проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием универсальных, специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;
• — функциональные основы проведения технико-экономического обоснования проектных решений, разработки проектной и рабочей технической документации, оформления законченной проектно-конструкторской работы, контролирования соответствия разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам по проектированию;
• — особенности современных несущих и ограждающих конструкций;

уметь

• — разрабатывать архитектурно-строительные и конструктивные решения при проектировании гражданских и производственных зданий и сооружений на основании актуальных нормативных документов;
• — планировать проведение и осуществлять инженерные изыскания, применять технологию проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием универсальных, специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;
• — на основе вариантного сравнения сопоставимых проектных решений типов искусственных оснований и конструкций фундаментов проводить предварительное технико-экономическое обоснование проектных решений, контролировать соответствие разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам;

владеть

• — знаниями для выбора и разработки архитектурно-строительных и конструктивных решений для гражданских производственных зданий и сооружений;
• — навыками по профессиональному восприятию информации в нормативных документах для гражданских производственных зданий и сооружений;
• — основами проведения инженерных изысканий, применения технологий проектирования деталей и конструкций в соответствии с техническим заданием с использованием универсальных, специализированных программно-вычислительных комплексов и систем автоматизированного проектирования;
• — принципами проведения предварительного технико-экономического обоснования проектных решений, контролирования соответствия разрабатываемых проектов и технической документации заданию, стандартам, техническим условиям и другим нормативным документам.

Тема 1

Автор: Мустакимов Валерий