«Проект СВОД ПРАВИЛ РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ В ГОРОДЕ МОСКВЕ. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ Analysis and design of underground structures in city Moscow. Basic principles Первая редакция МИНИСТЕРСТВО РЕГИОНАЛЬНОГО ...»

П р и м е ч а н и е - Естественный рельеф на территории г. Москвы претерпел существенные изменения. Водная сеть притоков реки Москвы на территории современного города, существовавшая до начала освоения этой территории человеком, была существенно преобразована. Большинство из притоков и ручьев были заключены в коллекторы, остальные засыпаны. Засыпано было также значительное количество прудов, оврагов, балок и прочих неровностей естественного рельефа, создававших неудобства для развития города.

устраиваемых преимущественно в котлованах и траншеях, следует учитывать возможность значительной мощности залегания техногенных грунтов и отложений на территории г. Москвы. Особенно следует выделять наличие неслежавшихся техногенных грунтов, газогенерирующих и иных химически загрязненных грунтов.

Пригодность грунтов с точки зрения санитарных и экологических требований должна определяться в соответствии с СанПиН 2.1.7.1287-03, непригодные грунты должны подлежать удалению из котлованов или замещению.

неблагоприятной для подземных сооружений, является наличие на ряде участков территории города химической и электрохимической агрессии грунтов и подземных вод по отношению к конструкционным материалам сооружения. Защита конструкций подземных сооружений от коррозии должна выполняться в соответствии с требованиями СП 28.13330.2010 и СП **.*****.*** («Проектирование и возведение сооружений, эксплуатируемых в условиях подземных вод»).

6.7 В условиях территории г. Москвы существует ряд инженерно-геологических условий неблагоприятных для подземного строительства, которые следует особо тщательно исследовать в процессе изысканий и учитывать при проектировании. К таким условиям относится наличие в геологическом разрезе:

- Грунтов содержащих валуны и крупные включения. Такие грунты представлены в основном валунными супесями и суглинками морены московского горизонта, широко распространенными на территории Москвы. Наличие таких грунтов должно учитываться при выборе оборудования и технологии устройства подземных сооружений.

- Рыхлых водонасыщенных песков. Рыхлые водонасыщенные пески четвертичного возраста залегают, например, на северо-западе Москвы. Такие грунты способны доуплотняться при вибрационных или фильтрационных воздействиях. Водонасыщенные мелкие и пылеватые пески склонны к проявлению плывунных свойств и опасны своей способностью заполнять подземные полости и пространства при наличии в них доступа.

Следует учитывать, что пылеватые пески, обладая низкой прочностью, легко разжижаются и оплывают при очень малых разрушающих напряжениях.

- Слабых водонасыщенных глинистых грунтов, заторфованных грунтов, торфов и илов, склонных к длительной консолидации и значительным деформациям. Такие грунты не развиты на территории Москвы повсеместно и встречаются преимущественно на территориях водоразделов в понижениях рельефа, к ним относятся озерные и болотные отложения.

слаболитифицированные глинистые грунты с высокой влажностью и показателем текучести более 0,5 обладают тиксотропными свойствами, т.е. характеризуются частичной или полной (вплоть до разжижения) потерей прочности при динамическом воздействии и восстановлением прочности после прекращения воздействия.

- Пучинистых грунтов. Такие грунты при их вскрытии в процессе подземного строительства, подвергаясь воздействию отрицательных температур, способны к значительным объемным деформациям и могут передавать существенные дополнительные давления на конструкций подземных сооружений. К пучинистым относятся глинистые грунты.

6.8 Следует учитывать, что опасность при подземном строительстве могут представлять собой значительные градиенты напора в водоносных горизонтах. Так, например, значительные градиенты могут возникать при вскрытии относительно маломощного волжского водоносного горизонта, приуроченного к глинистым пылеватым и мелким пескам, насыщенным фосфоритовыми конкрециями, который обладает значительным избыточным напором.

Обязательным требованием в программе инженерно-геологических изысканий должна являться необходимость детальной стратификации водонесущих и водоупорных слоев грунта, определение их коэффициентов фильтрации и водоотдачи. Изучение локальных гидрогеологических особенностей участка подземного строительства следует выполнять в контексте общего понимания режимов фильтрации на значительной окружающей территории.

6.9 На территории Москвы проявляется ряд неблагоприятных инженерногеологических процессов, естественного и техногенного характера, которые должны быть изучены в процессе изысканий и быть учтены при проектировании подземных сооружений. К этим процессам можно отнести:

- техногенное подтопление;

- карстово-суффозионные проявления;

- оползневые процессы.

6.10 Процессы естественного подтопления на территории Москвы в настоящее время практически отсутствуют, что связано с интенсивным водоотбором из каменноугольных отложений для обеспечения жизнедеятельности города. Однако при проектировании следует учитывать, что подземное строительство способно за счет барражного эффекта вызывать техногенное подтопление окружающей территории, что может приводить к затоплению подвалов соседних домов и ухудшать эксплуатационные свойства существующих подземных объектов.

6.11 Следует учитывать, что опасность для подземных сооружений могут представлять карстово-суффозионные процессы на территории Москвы. При строительстве на закарстованных территориях необходимо изучать состав карстующихся пород, условия их залегания, выявлять поверхностные карстовые проявления и подземные карстовые формы. В условиях Москвы основными карстующимися породами являются отложения известняков карбонового возраста. Наибольшую карстовую угрозу представляют территории в пределах долин р. Москвы и ее крупных притоков, где отложения карбона не перекрыты чехлом слабопроницаемых юрских глин.

При проектирования подземных сооружений следует уделять внимание исследованию скальных грунтов, склонных к карстово-суффозионным проявлениям, обладающих сильной трещиноватостью и кавернозностью. Должна быть изучена их способность поглощения глинистых растворов, используемых при буровых работах и устройстве траншейных стен в грунте.

Схематическая карта инженерно-геологического районирования Москвы по степени опасности проявления карстово-суффозионных процессов приведена в справочном приложении Г.

6.12 При проектировании подземных сооружений на территориях с резким изменением отметок рельефа, вблизи склонов рек и оврагов следует изучать наличие древних и активных оползневых процессов, а также исследовать возможность активизации оползневых процессов в связи со строительством. При проектировании должны быть предусмотрены мероприятия по стабилизации оползней, влияющих на подземное сооружение и находящихся в активной фазе еще до начала строительства.

Схематическая карта инженерно-геологического районирования Москвы по степени проявления оползневых процессов приведена в справочном приложении Д.

7 Исходные данные для проектирования и требования к инженерным изысканиям 7.1 Проектирование подземных сооружений должно осуществляться на основании технического задания на проектирование. Разработку геотехнических и конструктивных разделов проекта следует осуществлять на основании следующей исходной документации:

- отчетов об инженерных изысканиях (инженерно-геодезических, инженерногеологических, инженерно-геотехнических, инженерно-экологических);

- инженерной цифровой модели местности (ИЦММ) с отображением подземных и надземных сооружений и коммуникаций;

- отчетов о техническом обследовании эксплуатируемых зданий и сооружений окружающей застройки в зоне влияния строительства;

- проектов строящихся зданий и сооружений в зоне влияния строительства;

- результатов стационарных наблюдений и мониторинга (при строительстве на территориях с проявлениями опасных геологических и инженерно-геологических процессов);

- технических условий, выданных всеми уполномоченными заинтересованными организациями.

7.2 Исходные данные для разработки проектов должны быть актуальны на момент выполнения проектирования. Необходимость актуализации исходных данных следует проверять до начала проектирования.

Результаты инженерных изысканий и ИЦММ допускается использовать без актуализации при сроке давности их выполнения, не превышающем 3-х лет. Для подземных сооружений мелкого заложения рекомендуется использовать цифровую модель ситуации, являющуюся составной частью ИЦММ, без ее актуализации сроком давности не более 1-го года.

Результаты технического обследования зданий и сооружений допускается использовать при сроке давности выполнения обследования, не превышающем 3-х лет для сооружений, имеющих категорию технического состояния I (нормальное) или II (удовлетворительное), и не превышающем 2-х лет для сооружений категорий III (неудовлетворительное) или IV (предаварийное или аварийное). Для актуализации ранее выполненных результатов обследований следует повторно определять категорию технического состояния сооружений.

П р и м е ч а н и е – Категории технического состояния сооружений приведены в соответствии с указаниями СП 22.13330.2011.

7.3 Инженерные изыскания для проектирования подземных сооружений на территории Москвы должны проводиться в соответствии с СНиП 11-02-1996/СП, ГОСТ 30416-96, ГОСТ 30672-99 и удовлетворять требованиям настоящего СП.

Наименование грунтов и их классификационные характеристики, приводимые в отчетах об инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканиях, следует принимать в соответствии с ГОСТ 25100-95.

Техническое задание и программу инженерно-геологических и инженерногеотехнических изысканий следует составлять с учетом дополнительных указаний СП 22.13330.2011, СП 23.13330.2011, СП 24.13330.2011, СНиП 32-02-2003/СП.

строительства и эксплуатации проектируемого подземного сооружения. Объем инженерных изысканий может пересматриваться по мере поступления новой информации в процессе производства изысканий.

7.5 До начала выполнения изысканий следует изучить историю использования площадки проектируемого строительства и прилегающей территории, выявить возможные формы техногенного воздействия на геологическую среду: погребенный рельеф, техногенные включения, области загрязнения, эксплуатируемые и заброшенные подземные сооружения и коммуникации и пр.

7.6 Инженерные изыскания должны планироваться на основании технического задания, в соответствии с которым разрабатывается программа изысканий.

При составлении программы и проведении изысканий необходимо учитывать геотехническую категорию объекта строительства. В зависимости от геотехнической категории сооружения следует назначать объемы и методы исследований.

7.7 При планировании инженерно-геологических и инженерно-геотехнических изысканий следует учитывать в ряде случаев необходимость выполнения изысканий вне границ площадки строительства в соответствии с СП 22.13330.2011.

7.8 К составлению технического задания и согласованию программы инженерногеологических и инженерно-геотехнических изысканий для проектирования подземных сооружений геотехнической категории 2 рекомендуется, а геотехнической категории 3 следует привлекать специалистов, ответственных за геотехнические разделы проекта.

П р и м е ч а н и е - Выбор методов полевых и лабораторных методов исследования свойств грунтов должен во многом определяться используемыми геотехническими моделями и методами расчета и, в силу этого, оставаться в компетенции проектировщика.

7.9 Для проектирования объектов геотехнической категории 1 характеристики грунтов допустимо назначать на основании материалов изысканий прошлых лет, по таблицам СП 22.13330.2011, результатам зондирования, в соответствии с имеющимся сопоставимым опытом.

7.10 Для проектирования сооружений геотехнической категории 2 характеристики грунтов следует устанавливать на основании непосредственных испытаний грунтов в полевых и лабораторных условиях.

7.11 Для проектирования сооружений геотехнической категории 3 дополнительно к требованиям 7.10 должны быть определены состав и свойства специфических грунтов, проведены все необходимые исследования, связанные с развитием опасных геологических и инженерно-геологических процессов. Должны выполняться опытно-фильтрационные работы, стационарные наблюдения и другие специальные работы и исследования в соответствии с техническим заданием и программой изысканий.

Для подземных сооружений в зависимости от их особенностей при полевых и лабораторных исследованиях физико-механических свойств грунтов и скальных массивов по специальному заданию могут определяться дополнительные специфические характеристики, необходимые для расчетов оснований сооружений и их конструкций, комплексно применяться геофизические и другие методы.

7.12 Для определения и выбора расчетных значений механических характеристик свойств грунтов для сооружений геотехнической категории 2 и 3 при изысканиях следует предусматривать комплексирование полевых и лабораторных методов определения, а также различных лабораторных методов.

Статистическую обработку результатов определений следует выполнять в соответствии с ГОСТ 20522-96 раздельно для каждого из методов испытаний. В отчете об изысканиях должно быть обязательно указано, каким способом получены те или иные значения.

П р и м е ч а н и е – Следует учитывать, что различные методы испытаний позволяют получить различные значения механических характеристик грунта, являющихся зависимыми от вида напряженнодеформированного состояния и уровня напряжений. В связи с этим окончательный выбор значений характеристик грунта должен осуществлять проектировщик в зависимости от используемых моделей и методов расчета.

определения деформационных и прочностных характеристики юрских глинистых грунтов в условиях Москвы для сооружений геотехнических категорий 1 и 2 допускается пользоваться рекомендациями и таблицами, приведенными в [7].

7.14 В процессе изысканий для глинистых грунтов должны быть получены значения прочностных характеристик, соответствующих как дренированному, так и недренированному характеру их разрушения, если иное не указано в техническом задании.

П р и м е ч а н и е – Характеристики дренированной (tg ’, c’) и недренированной прочности (cu) грунта используются при анализе долговременных и кратковременных расчетных ситуаций соответственно.

7.15 Для скальных и полускальных грунтов отложений карбона на территории Москвы в процессе изысканий должны быть получены количественные и качественные характеристики физико-механических свойств, характеризующие как основной материал грунта массива (образец), так и массив в целом. Определяемые характеристики должны устанавливаться в программе изысканий в соответствии с СНиП 11-02-1996/СП, ГОСТ 25100-95, СП 22.13330.2011, СП 23.13330.2011, СНиП 32-02-2003/СП.

П р и м е ч а н и е – При оценке качества и свойств скальных и полускальных грунтов необходимо проводить различие между поведением грунта при испытаниях ненарушенных образцов и поведением значительно больших по размерам скальных массивов, которые включают структурные разрывы сплошности, напластования, трещины, зоны сдвигов и пустоты выщелачивания и в силу этого могут характеризоваться значительно более низкими интегральными механическими свойствами.

7.16 При определении свойств грунтов следует учитывать их чувствительность по напряженного состояния, замачиванию, химическим воздействиям и пр.

8 Основные принципы проектирования 8.1.1 Проектные решения должны удовлетворять требованиям 4.5. Требования к долговечности подземных сооружений должны определяться техническим заданием на проектирование и в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010.

8.1.2 При проектировании сооружений должны быть рассмотрены все проектные ситуации и их сценарии как для стадии строительства сооружения, так и для стадии его эксплуатации. Должны рассматриваться как кратковременные проектные ситуации и их сценарии, так и долговременные.

П р и м е ч а н и я – 1. Проектные сценарии следует рассматривать, например, при выполнении всех видов поэтапных (постадийных) расчетов.

2. В геотехническом проектировании различие между кратковременной проектной ситуацией и длительной заключается преимущественно в наличии или, соответственно, отсутствии избыточного порового давления в грунте.

8.1.3 Для каждой проектной ситуации и их сценария должно проверяться, что не возможно наступление ни одного из предельных состояний в соответствии с указаниями ГОСТ Р 54257-2010, СП 22.13330.2011 и настоящего СП.

8.1.4 Следует проверять предельные состояния, которые могут возникать в грунтовом основании или подземном сооружении, либо одновременно в обоих при их взаимодействии.

П р и м е ч а н и е – Практический опыт часто показывает, какой вид предельного состояния является определяющим для проектного решения, возможность избежать других предельных состояний можно определить с помощью контрольных проверок.

8.1.5 Предельные состояния следует проверять на основании:

- использования расчетов в соответствии с подразделом 8.4 и разделом 9;

- назначения предписывающих мероприятий в соответствии с подразделом 8.5;

- использования экспериментальных моделей и натурных испытаний в соответствии с подразделом 8.6;

- применения наблюдательного метода в соответствии с подразделом 8.7.

П р и м е ч а н и е – Результаты проверки предельных состояний по возможности следует сравнивать с сопоставимыми опытными данными.

8.1.6 Минимальные требования к объему и содержанию контрольных проверок и расчетов устанавливаются в зависимости от геотехнической категории объекта строительства в соответствии с 5.8-5.10.

8.1.7 Для обеспечения требований по долговечности подземного сооружения в проекте следует оценить влияние условий окружающей среды на долговечность материалов и предусмотреть защиту или подбор материалов с соответствующими свойствами.

При оценке долговечности материалов, используемых в подземных конструкциях, следует учесть возможность наличия агрессивных веществ в подземных водах и грунте, электрохимической коррозии, влияния грибков и аэробных бактерий в присутствии кислорода, влияния температурных воздействий и пр.

Обеспечение требований по долговечности следует выполнять в соответствии с указаниями СП 28.13330.2010.

8.2 Предельные состояния 8.2.1 При проектировании подземных сооружений следует проверять две группы предельных состояний:

- первая группа предельных состояний (ULT) – состояния строительных объектов, достижение которых ведет к потере несущей способности строительных конструкций или основания, к невозможности эксплуатации сооружения;

- вторая группа предельных состояний (SRV) – состояния, при достижении которых нарушается нормальная эксплуатация сооружений, исчерпывается ресурс долговечности конструкций, нарушаются условия комфортности.

8.2.2 Для подземных сооружений к первой группе предельных состояний (ULT) следует относить:

- потеря устойчивости (равновесия) сооружением и основанием, которые рассматриваются как жесткое тело, при недостаточном сопротивлении конструктивных материалов и грунтов основания для обеспечения равновесия (EQU);

- внутреннее разрушение сооружения или его конструктивных элементов, т.е ситуации, в которых прочность конструктивных элементов важна для обеспечения сопротивления (STR);

- разрушение или чрезмерные деформации основания, т.е. ситуации, в которых прочность грунта важна для обеспечения сопротивления (GEO);

- потеря равновесия сооружением или основанием из-за увеличения давления воды (взвешивания) или иными направленными вверх воздействиями (UPL);

- гидравлический подъем в основании, внутренняя суффозия и прочие явления, связанные с наличием гидравлических градиентов (HYD).

К первой группе предельных состояний относятся также аварийные предельные состояния - специфические предельные состояния, отнесенные ГОСТ Р 54257-2010 к особым предельным состояниям.

Аварийные предельные состояния – состояния возникающие при аварийных воздействиях и ситуациях, имеющих малую вероятность появления и форс-мажорный характер, превышение которых приводит к разрушению с катастрофическим последствиями (EXD).

П р и м е ч а н и е – Примером аварийных предельных состояний может являться выход из строя конструктивного элемента подземного сооружения в результате взрыва, пожара, террористического акта;

аварийный прорыв напорной водонесущей коммуникации и пр.

8.2.3 Для подземных сооружений ко второй группе предельных состояний (SRV) следует относить:

- достижение предельных деформаций конструкций подземного сооружения или основания, устанавливаемых исходя из конструктивных, технологических или эстетикопсихологических требований;

- образование трещин, не нарушающих нормальную эксплуатацию объекта, или достижение предельной ширины раскрытия трещин;

- достижение предельных деформаций окружающей застройки, расположенной в зоне влияния;

- недопустимые уровни вибрационных воздействий;

- недопустимое влияние на гидрогеологические и экологические условия;

- прочие явления, при которых возникает необходимость ограничения во времени эксплуатации подземного сооружения (например, коррозионные повреждения).

оснований и различных конструкций подземных сооружений, приведены в разделах 12Коэффициенты надежности 8.3.1 Проектные решения должны обеспечивать невозможность наступления какого-либо предельного состояния с требуемой степенью надежности.

8.3.2 Для обеспечения требуемой степени надежности при выполнении расчетов и проверок следует использовать частные коэффициенты надежности, учитывающие возможные неблагоприятные отклонения тех или иных параметров, условий строительства и эксплуатации, а также необходимость повышения надежности для отдельных видов строительных объектов.

8.3.3 При проектировании следует использовать следующие группы частных коэффициентов надежности:

n - по ответственности сооружений, определяемые в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010;

f - по нагрузке, определяемые в соответствии с подразделом 9.2;

m - по материалу конструкций, определяемые в соответствии с ГОСТ Р 54257g - по грунту, определяемые в соответствии с подразделом 9.3;

d – коэффициенты условий работы, устанавливаемые в соответствии со строительными нормами на проектирование различных подземных сооружений и их конструкций;

R - по сопротивлению, определяемые в соответствии с подразделом 9.6.

П р и м е ч а н и я – 1. В ряде случаев коэффициенты условий работы могут представлять собой комбинацию с коэффициентами надежности по сопротивлению Rd.

2. В численных моделях для определения расчетного значения сопротивления Rd или расчетного значения результата воздействий Ed могут вводиться коэффициенты модели Rd и Sd соответственно, чтобы результаты проектной модели отклонялись в сторону запаса надежности (см. 9.6.3).

8.3.4 Частные коэффициенты надежности, принадлежащие к одной группе, могут быть различны для разных характеристик, параметров или условий.

П р и м е ч а н и е – например значения частных коэффициентов надежности по грунту, применяемые к сдвиговой прочности грунта, различны для внутреннего трения и сцепления.

8.3.5 Правила учета частных коэффициентов надежности при проектировании с использованием расчетов устанавливаются в разделе 9.

8.4 Проектирование с использованием расчетов 8.4.1 Проектирование с использованием расчетов является основным способом обеспечения требований надежности подземных сооружений и может выполняться для объектов любой геотехнической категории.

8.4.2 При проектировании подземных сооружений с помощью расчетов, следует выполнять расчеты для всех проектных ситуаций и их сценариев по двум группам предельных состояний.

В первую очередь следует выполнять расчеты для тех предельных состояний, наступления прочих предельных состояний следует подтверждать расчетными проверками.

8.4.3 Расчет аварийных предельных состояний (EXD) следует выполнять для подземных сооружений с уровнем ответственности 1а и 1б. Для прочих подземных сооружений его требуется выполнять, если это указано в техническом задании.

8.4.4 Требования к расчетным методам и моделям указаны в разделе 9, а указания и рекомендации по расчетам оснований и конструкций подземных сооружений, приведены в разделах 12-16.

8.5 Проектирование по предписаниям 8.5.1 В том случае, когда расчетные модели отсутствуют или не нужны, возможно избежать превышения предельных состояний, используя предписания, которые включают традиционные и, как правило, консервативные правила проектирования и контроль материалов, выполнения работ, техники безопасности и технического обслуживания.

8.5.2 Проектирование по предписаниям допустимо, если имеется сопоставимый опыт, который делает излишним проведение расчетов.

П р и м е ч а н и е – Проектирование исключительно по предписаниям допускается только для подземных сооружений геотехнической категории 1.

8.5.3 Проектирование по предписаниям допускается в отношении обеспечения морозостойкости, защиты от химической и биологической агрессии, которые обычно невозможно достоверно учесть расчетным путем.

8.5.4 Проектирование по предписаниям допускается выполнять для избежания предельных состояний при аварийных воздействиях, возникновение которые невозможно или очень сложно исключить расчетным путем. При этом предписания должны содержать указания организационного характера, позволяющие исключить рассматриваемое аварийное воздействие.

8.6 Использование экспериментальных моделей и натурных испытаний 8.6.1 В том случае, когда расчетные модели отсутствуют, недостаточно проектировании следует использовать результаты экспериментальных исследований – модельных или натурных испытаний.

8.6.2 При оценке достоверности результатов экспериментальных исследований следует рассматривать и учитывать следующие факторы:

- различие грунтовых условий при испытаниях и на строительной площадке проектируемого объекта;

- временные эффекты, особенно в тех случаях, когда продолжительность конструкций;

- масштабные эффекты, особенно в случае использования малых моделей.

8.6.3 Испытания допускается проводить на образцах или фрагментах реальных конструкций, полномасштабных или маломасштабных моделях.

8.6.4 Выполнение испытаний следует проводить на основании технического задания и программы работ.

8.6.5 Подготовку и проведение испытаний следует осуществлять таким образом, чтобы условия эксперимента были подобны условиям работы проектируемого подземного сооружения или его конструкций во взаимодействии с грунтовым основанием.

П р и м е ч а н и я – 1. Условия могут считаться подобными, если соблюдаются критерии подобия.

2. При испытаниях маломасштабных моделей для задач, в которых объемные силы, такие как, например, удельный вес грунта или удельное сцепление, играют важную роль, для соблюдения критериев подобия рекомендуется использовать центробежное моделирование.

неполного или приближенного подобия. В этом случае условия, которые не удовлетворяются в процессе проведения эксперимента, следует учитывать при сопоставлении результатов испытаний с критериями непревышения предельных состояний за счет введения коэффициентов надежности.

8.7 Наблюдательный метод 8.7.1 Если прогноз поведения подземного сооружения, выполненный на основании расчетных или экспериментальных работ, затруднен, то допускается применять подход, известный как «наблюдательный метод» [1,2], который предполагает возможность корректировать проект в процессе строительства на основании результатов геотехнического мониторинга.

8.7.2 Для применения наблюдательного метода необходимо выполнение следующих требований до начала строительства:

- должны быть установлены контролируемые критерии и характеристики;

- следует установить допустимые пределы контролируемых характеристик;

- следует оценить возможный диапазон этих характеристик и удостовериться, что с приемлемой вероятностью реальные характеристики будут находиться в допустимых пределах;

- должна быть разработана программа контроля (мониторинга) изменения выбранных характеристик;

- следует убедиться, что время реакции измерительных систем мониторинга и процедуры обработки и анализа результатов занимают достаточно мало времени по отношению к ожидаемой скорости развития ситуации на площадке для принятия своевременных действий;

- должен быть разработан план мероприятий, которые следует применить в случае превышения контролируемыми характеристиками допустимых пределов.

8.7.3 Контроль и мониторинг на площадке должны выполняться строго в соответствии с программой.

Мониторинг на площадке должен однозначно устанавливать, находятся ли контролируемые характеристики в допустимых пределах. Он должен выполняться с начальной стадии строительства, с регулярностью, позволяющей предпринять необходимые действия в случае превышения допустимых пределов.

8.7.4 Результаты мониторинга должны анализироваться поэтапно по мере их поступления. Намеченные мероприятия по корректировке проекта должны выполняться незамедлительно в случае превышения контролируемыми характеристиками допустимых пределов.

8.7.5 Если наблюдательные системы для проведения мониторинга не дают требуемых надежных данных в достаточном объеме, они должны быть заменены или дополнены.

8.7.6 В случае выполнения намеченных мероприятий и корректировки проекта, программа мониторинга и план дальнейших мероприятий могут быть изменены и дополнены на основании обратных расчетов.

9 Требования к расчетным методам и моделям 9.1 Общие указания 9.1.1 При выполнении расчетов условием обеспечения надежности конструкций и оснований является проверка того, чтобы расчетные значения усилий, напряжений, деформаций, перемещений, раскрытий трещин не превышали соответствующих им предельных значений, установленных нормами проектирования.

9.1.2 Расчеты должны выполняться с использованием адекватных расчетных методов и моделей, отражающих действительные условия работы подземных сооружений в их взаимодействии с основанием и соответствующих рассматриваемой проектной ситуации или сценарию.

9.1.3 Расчетные модели (расчетные схемы) должны учитывать инженерногеологические условия и конструктивные особенности подземного сооружения, особенности поведения грунта и конструкций вплоть до достижения рассматриваемого предельного состояния, действующие нагрузки и воздействия, влияние на объект внешней среды, а также, при необходимости, возможные геометрические и физические несовершенства.

9.1.4 Для выполнения расчетов должны быть заданы:

- нагрузки и воздействия, а также их сочетания;

- свойства материалов конструкций;

- свойства грунтов и массивов скальных грунтов;

- геометрические данные;

- предельные величины деформаций, раскрытия трещин, вибраций и пр.;

- расчетные модели, устанавливающие связь результатов расчета с исходными данными.

9.1.5 При выборе метода расчета и расчетных моделей подземное сооружение и основание должны рассматриваться в их единстве, т.е. должно учитываться их взаимодействие.

9.1.6 Расчетная модель системы «подземное сооружение-основание» должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих напряженное состояние и деформации основания и конструкций сооружения. Рекомендуется учитывать пространственную работу конструкций и основания; геометрическую, физическую и конструктивную нелинейность; анизотропию, пластические и реологические свойства грунтов и материалов.

При необходимости расчетная модель может включать упрощения. Упрощения, как правило, следует вводить по отношению к учету менее существенных факторов, а также факторов, обладающих значительной степенью неопределенности. Упрощения следует учитывать с помощью частных коэффициентов надежности.

П р и м е ч а н и е – При выборе уровня сложности расчетной модели следует учитывать объем информации об инженерно-геологических условиях и свойствах грунтов. Знания инженерно-геологических условий площадки, зависящие от качества инженерных изысканий, обычно оказываются более важными для выполнения фундаментальных требований проектирования, чем сложность расчетных моделей.

9.1.7 Расчетная модель может быть:

- аналитической;

- полуэмпирической;

Численные модели, преимущественно используемые для расчета подземных сооружений, подразделяются на контактные модели и модели сплошной среды.

Контактные модели учитывают взаимодействие конструкций сооружения с основанием на контакте «сооружение-грунт», однако напряженно-деформированное состояние массива грунта не рассматривается.

окружающий массив грунта в пределах расчетной области и анализируется их совместное напряженно-деформированное состояние.

9.2 Нагрузки и воздействия 9.2.1 Нагрузки и воздействия, учитываемые при проектировании подземных сооружений, должны устанавливаться расчетом, как правило, исходя из рассмотрения совместной работы сооружения и основания с учетом возможного их изменения на различных стадиях возведения и эксплуатации сооружения.

Нагрузки и воздействия на основание, подземное сооружение или его отдельные конструктивные элементы, коэффициенты надежности по нагрузке, а также возможные сочетания нагрузок и коэффициенты сочетаний должны приниматься согласно требованиям СП 20.13330.2011, СП 22.1333.2011, СП 23.1333.2011, СП 35.1333.2011, СНиП 2.06.09-84, СНиП 32-02-2003/СП, СНиП 32-04-97 и дополнительных указаний настоящего СП.

9.2.2 При определении нагрузок и воздействий на основание и подземные сооружения к постоянным нагрузкам относят:

- вес конструкций сооружения;

- вес грунта засыпки;

- вес зданий и сооружений, находящихся в зоне их воздействия на подземное сооружение;

- давление грунта и напряжения в основании в долговременных ситуациях;

- давление подземных вод и фильтрационные силы при установившемся режиме;

- усилия предварительного напряжения в постоянных конструкциях и пр.

К временным длительным нагрузкам и воздействиям относят:

- вес стационарного оборудования;

- давление грунта и напряжения в основании в кратковременных ситуациях;

- снятие нагрузки при выемке грунта;

- давление подземных вод и фильтрационные силы при неустановившемся режиме, избыточное поровое давление;

- давление воды внутри подземного сооружения;

- вибрационные воздействия от оборудования и транспорта;

- нагрузки от складируемых на поверхности грунта материалов;

- температурные воздействия в период эксплуатации, включая температурные воздействия от транспортируемых жидкостей и газов;

- усилия во временных анкерах и распорных конструкций;

- нагрузки, обусловленные изменением влажности, усадкой и ползучестью материалов;

- силы морозного пучения грунта;

- деформации основания, вызванные подработкой или устройством котлованов;

сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта;

- негативное трение и пр.

К кратковременным нагрузкам и воздействиям относят:

- транспортные нагрузки в пределах подземного сооружения;

- давление грунта, вызванное транспортными нагрузками на земной поверхности;

- нагрузки и воздействия в процессе сооружения тоннеля: давление щитовых домкратов, усилия от веса и воздействия проходческого и другого строительного оборудования;

сооружениях;

- давление растворов при цементации;

- температурно-климатические воздействия в период строительства и пр.

К особым нагрузкам и воздействиям относят:

- воздействия, обусловленные опасными инженерно-геологическими процессами;

- воздействия, обусловленные деформациями основания и сопровождающиеся коренным изменением структуры грунта, например, при просадках и набухании грунтов;

- взрывные воздействия;

- аварийные нагрузки и воздействия и пр.

П р и м е ч а н и е – В зависимости от рассматриваемого предельного состояния, а также проектной ситуации (долговременной или кратковременной) некоторые временные длительные нагрузки могут быть отнесены к кратковременным и наоборот.

9.2.3 Расчетные значения нагрузок и воздействий Fd следует определять в зависимости от их нормативных значений по формуле:

где Fn – нормативное значение данной нагрузки или воздействия, f – частный коэффициент надежности по нагрузке, – коэффициент сочетания нагрузок, определяемый в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010, СП 20.13330.2011 и СП 23.13330.2011.

9.2.4 Следует учитывать, что одни и те же нагрузки и воздействия могут оказывать, как неблагоприятное, так и благоприятное влияние при анализе некоторых предельных состояний. В тех случаях, когда нагрузки и воздействия оказывают благоприятное влияние, коэффициент надежности по нагрузке следует принимать меньшим единицы.

П р и м е ч а н и е – Примером может служить собственный вес сооружения при его расчете на всплытие (UPL).

9.2.5 При назначении коэффициентов сочетаний нагрузок следует учитывать кратковременных проектных ситуаций в строительный период.

9.2.6 Длительность воздействий на основание должна рассматриваться с учетом изменений свойств грунтов и порового давления во времени, особенно для глинистых грунтов, склонных к длительным деформациям.

9.2.7 Вибрационные и циклические воздействия на основание должны рассматриваться с учетом возможности длительных деформаций, разжижения, изменения прочностных и деформационных характеристик грунтов.

9.2.8 Минимальные значения частных коэффициентов надежности f для основных нагрузок и воздействий, учитываемых при расчете подземных сооружений по первой группе предельных состояний, приведены в соответствии с требованиями действующих сводов правил в приложении Е.

В особых сочетаниях коэффициенты надежности f для постоянных и длительных нагрузок следует принимать равными единице, а кратковременные нагрузки допускается не учитывать, если в нормах проектирования отдельных видов подземных сооружений не оговаривается иное.

В расчетах по второй группе предельных состояний коэффициенты надежности f следует принимать равными единице.

9.3 Характеристики конструкционных материалов 9.3.1 Нормативные и расчетные значения характеристики материалов конструкций определяются в соответствии с требованиями ГОСТ Р 54257-2010 и положениями сводов правил проектирования конструкций.

9.3.2 В расчетах подземных сооружений следует использовать расчетные значения характеристик конструкционных материалов Md, получаемые делением нормативного значения соответствующей характеристики Mn на коэффициент надежности по материалу 9.4 Характеристики грунтов 9.4.1 В качестве основных параметров механических свойств грунтов следует устанавливать нормативные и расчетные значения прочностных, деформационных и других физико-механических характеристик, определяемых на основании данных инженерных изысканий участка строительства с учетом сопоставимого опыта.

9.4.2 Нормативные значения характеристик грунта или параметров, определяющих взаимодействие подземного сооружения с грунтом, следует принимать равными их математическим ожиданиям, полученным на основании обработки результатов испытаний, если не оговорены иные условия, определяющие их значения.

9.4.3 Возможные отклонения в неблагоприятную сторону прочностных и других характеристик грунтов от их нормативных значений следует учитывать с помощью частных коэффициентов надежности по грунту g. Значения этих коэффициентов могут быть различны для различных характеристик и предельных состояний.

коэффициенты надежности по грунту, значения которых отличны от 1,0:

g,с’ – для эффективного сцепления с’;

g,cu – для недренированной прочности cu;

g,’ – для угла внутреннего трения, используется: (tg ’n)/g,’ ;

g,Rс – для сопротивления одноосному сжатию Rс;

Примечание– Помимо указанных, допустимо использовать частные коэффициенты надежности и для других характеристик, определяющих прочность, деформируемость и сопротивление грунта.

9.4.4 Расчетные значения характеристик грунтов Xd следует определять по формуле:

где Xn – нормативное значение данной характеристики.

Коэффициент надежности по грунту g устанавливают в зависимости от изменчивости характеристик, числа определений и требуемой доверительной вероятности.

9.4.5 Нормативные и расчетные значения характеристик грунтов следует устанавливать в соответствии с ГОСТ 20522-96 с учетом указаний СП 22.13330.2011 и СП 23.13330.2011.

П р и м е ч а н и я – 1. В ряде случаев снижение расчетных значений характеристик грунтов по отношению к их нормативным значениям понижает надежность. Например, вес грунта (плотность) является благоприятным фактором при расчете на всплытие подземного сооружения или несущей способности фундамента. В этих случаях расчетные значения характеристик грунта должны быть определены с двусторонней доверительной вероятностью, а в качестве расчетных приняты значения, повышающие надежность проектного решения.

2. При проверке ряда предельных состояний EQU и GEO вес грунта является как воздействием, так и удерживающим фактором, в силу этого является неочевидным, какое расчетное значение плотности грунта должно быть принято в запас надежности. Особенно это характерно для численных моделей. В таких случаях следует для плотности грунта принимать g,=1,0, для веса грунта f=1,0 и при необходимости использовать коэффициенты надежности модели Rd и Sd.

характеристики грунта (определяющие прочность и деформируемость), являются зависимыми от вида напряженно-деформированного состояния, уровня напряжений, скорости нагружения, а следовательно и от способа испытаний.

механических характеристик грунтов и скальных массивов, полученные в полевых или лабораторных условиях методом наиболее соответствующим используемой расчетной модели.

П р и м е ч а н и е – Характеристические расчетные значения механических характеристик грунтов могут корректироваться на основании сопоставимого опыта.

9.5 Геометрические параметры 9.5.1 В качестве геометрических параметров должны рассматриваться: отметки и уклоны поверхности грунта, уровней подземных вод, слоев грунта, котлованов и выемок в грунте, размеры сооружений и их положение, расположение конструкций и их размеры.

9.5.2 Как правило, частные коэффициенты надежности по нагрузкам и по материалам учитывают возможные малые вариации геометрических параметров. В этих случаях дополнительный запас надежности геометрических параметров не требуется.

9.5.3 Если вариации геометрических параметров существенно влияют на надежность сооружения, то проектные значения геометрических параметров ad должны оцениваться либо непосредственно, либо в соответствии со следующим уравнением:

где значения a определяются на основании указаний разделов 12-15.

П р и м е ч а н и е – Необходимость учета вариаций геометрических параметров может быть связана, например, с возможностью избыточной экскавации в котловане, существенными эксцентриситетами при выполнении скрытых работ и пр.

9.6 Расчет по первой группе предельных состояний 9.6.1 Расчет по первой группе предельных состояний должен заключаться в проверке того, чтобы ни одно из предельных состояний, указанных в 8.2.2 не было достигнуто при всех проектных ситуациях и их сценариях.

В общем случае невозможность наступления предельных состояний первой группы для конструкции, взаимодействующей с основанием, следует проверять с помощью неравенства:

а для элемента такой конструкции с помощью:

где Ed – расчетное значение результата воздействия, Rd – расчетное значение сопротивления воздействию, n, f, m, g, d – частные коэффициенты надежности по ответственности, по нагрузке, по материалу, по грунту, условий работы в соответствии с 8.3.3, Fn, Mn, Xn – нормативные значения воздействий, характеристик материалов и грунтов в соответствии с 9.2-9.4;

– коэффициенты сочетания нагрузок;

ad – проектные значения геометрических параметров (см. 9.5).

П р и м е ч а н и е – Формулы (9.4) и (9.4а) включают отношение Xn/g в расчет не только сопротивлений, но и воздействий, поскольку свойства грунтов могут в некоторых случаях влиять на значения геотехнических воздействий.

рассматриваемого как жесткое тело, следует выполнять с целью убедиться, что ни сооружение в целом, ни какая из его частей не превращается в механизм. В этом случае можно считать, что результаты воздействий не зависят от характеристик материалов и грунтов, а предельные величины сопротивлений не зависят от воздействий и геометрических параметров:

Для жесткого тела или его фрагмента допускается рассматривать соблюдение условий равновесия:

где Edst,d - расчетное значение равнодействующей результата дестабилизирующих (сдвигающих, опрокидывающих и др.) воздействий;

Estb,d - расчетное значение равнодействующей результата стабилизирующих (удерживающих) воздействий;

Td - расчетное значение равнодействующей предельных сопротивлений.

Примечания– 1. Проверка данного предельного состояния, как правило, является второстепенной при проектировании подземных сооружений. Ее следует использовать, например, для проверки возможности сдвига или поворота одной части сооружения относительно другой.

2. Не следует путать данную проверку равновесия с расчетом общей устойчивости и несущей способности основания или расчетом сооружения на всплытие.

9.6.3 Расчеты конструкций подземного сооружения и основания по предельным состояниям (STR) и (GEO) должны заключаться в проверке невозможности разрушения конструктивных элементов сооружения, разрушения основания или развития чрезмерных его деформаций, приводящих к разрушению конструкций. Эту проверку следует выполнять в соответствии с (9.4) и (9.4а).

различающихся использованием в (9.4) и (9.4а) специфичных наборов частных коэффициентов надежности, в зависимости от рассматриваемых проектных ситуаций и используемых расчетных моделей.

Для проектных ситуаций, в которых результаты воздействий не зависят или незначительно зависят от характеристик грунтов, допускается в расчетах рассматривать:

где Е – частный коэффициент надежности для воздействия, Sd – частный коэффициент модели для результатов воздействий, учитывающий неопределенность при их моделировании.

Для разных проектных ситуаций, расчетные значения сопротивления воздействиям могут как зависеть, так и нет, от характеристик грунтов. В расчетах допускается рассматривать:

где R – частный коэффициент надежности по сопротивлению, Rd = (d/R) – частный коэффициент модели для сопротивления.

Для проверки предельных состояний (STR) и (GEO) рекомендуется использовать один из вариантов выбора наборов частных коэффициентов надежности в табл. 9.1 в зависимости от рассматриваемых проектных ситуаций.

П р и м е ч а н и е – Минимальные значения коэффициентов надежности по нагрузкам или для воздействий приведены в приложении Е.

9.6.4 Расчеты конструкций подземного сооружения и основания по аварийным предельным состояниям (EXD) следует выполнять аналогично расчетам для (STR) и (GEO) в соответствии с 9.6.1 и 9.6.3 с учетом следующих указаний:

- в рассматриваемом сочетании нагрузок следует рассматривать только постоянные и длительные нагрузки совместно с аварийным воздействием;

- значения всех частных коэффициентов надежности принимаются равными 1,0.

9.6.5 Проверка возможности потери равновесия сооружением или основанием от всплытия (UPL) заключается в проверке того, что расчетное сочетание постоянных и временных направленных вверх дестабилизирующих воздействий Vdst,d меньше или равно сумме расчетных значений постоянных и длительных удерживающих нагрузок и сил сопротивления всплытию:

где Gstb,c – нормативное значение постоянной удерживающей нагрузки, Gstb,t – нормативное значение длительной удерживающей нагрузки, Rstb – нормативное значение силы сопротивления всплытию, f1, f2, R – коэффициенты надежности, значения которых следует устанавливать в соответствии с СП 22.13330.2011 и СП 24.13330.2011, n – коэффициент надежности по ответственности сооружения, принимаемый равным 1,0 для кратковременных проектных ситуаций и устанавливаемый в соответствии с ГОСТ Р 54257-2010 для долговременных ситуаций.

9.6.6 При рассмотрении предельного состояния (HYD), связанного с разрушением основания из-за восходящей фильтрацией подземных вод для каждого характерного вертикального элемента (столба) грунта следует проверить, чтобы расчетная величина дестабилизирующего полного порового давления udst,d по низу элемента или расчетная величина фильтрационной силы в элементе грунта Sdst,d была меньше или равна удерживающему полному вертикальному напряжению stb,d по низу элемента или весу столба во взвешенном состоянии G’stb,d :

В формулах (9.10а) и (9.10б) для постоянных и временных воздействий следует использовать частные коэффициенты надежности по нагрузке f в соответствии с табл.

9.2.

Постоянное:

Кратковременное:

9.7 Расчет по второй группе предельных состояний 9.7.1 Расчет оснований или конструкций, их элементов и стыков по предельным состояниям второй группы (SRV) должен состоять в проверке выполнения следующего неравенства:

где Ed – расчетное значение результата воздействия, Сd - предельная величина, допустимая для результата воздействия.

9.7.2 Значения частных коэффициентов надежности в расчетах по второй группе предельных состояний следует принимать равными 1,0.

П р и м е ч а н и е – Значения коэффициента по ответственности сооружений n могут приниматься больше 1,0, если это предусмотрено в техническом задании.

9.7.3 Расчет по второй группе предельных состояний следует выполнять на основные сочетания нагрузок.

9.7.4 Расчет по второй группе предельных состояний следует выполнять, как правило, для долговременных проектных ситуаций и их сценариев. Предельные состояния второй группы, для которых следует рассматривать кратковременные проектные ситуации, указаны в сводах правил на проектирование подземных сооружений различного назначения или должны приводиться в техническом задании.

П р и м е ч а н и е – Примером кратковременной проектной ситуации, для которой требуется расчет по второй группе предельных состояний, является проверка крена подземной части высотных зданий при действии ветровых нагрузок, регламентированная СП 22.13330.2011.

9.7.5 Расчет деформаций оснований подземных сооружений совместно с их конструкциями следует выполнять с учетом следующих особенностей:

- деформационные процессы в грунтах могут быть существенно растянуты во времени в силу процессов консолидации и ползучести;

- механические характеристики грунтов могут существенно зависеть от скорости приложения нагрузок;

- вибрационные воздействия могут приводить к длительным деформациям;

- изменения уровней подземных вод могут приводить к деформациям;

- физико-механические характеристики грунтов могут изменяться в процессе эксплуатации сооружения.

9.7.6 Развитие деформаций основания во времени следует определять расчетом, в тех случаях, когда относительная неравномерность деформаций конструкций подземного сооружения для кратковременных проектных ситуаций может оказаться выше, чем для долговременной или когда требуется определить время стабилизации деформационных процессов.

9.7.7 Расчет деформаций подземных сооружений и деформаций зданий и сооружений, на которые оказывает влияние строительство, как правило, следует выполнять с учетом:

- метода строительства;

- последовательности и скорости нагружения;

- изменения жесткости и конструктивной схемы подземного сооружения в процессе строительства и эксплуатации.

П р и м е ч а н и е – Для удовлетворения этого требования должны выполняться поэтапные расчеты, учитывающие проектные сценарии.

устанавливаются в нормах проектирования подземных сооружений различного назначения, указываются в техническом задании либо устанавливаются проектировщиком на основании расчетов и сопоставимого опыта.

9.7.9 Предельные прогибы и перемещения несущих конструкций подземных сооружений следует устанавливать с учетом указаний СП 20.13330.2011.

9.7.10 Значения предельных величин совместных деформаций основания и подземного сооружения, имеющего надземную часть, следует принимать в соответствии с указаниями СП 22.13330.2011.

9.7.11 Значения предельных величин дополнительных деформаций для зданий и сооружений окружающей застройки, вызванных строительством подземного сооружения, следует устанавливать в соответствии с указаниями СП 22.13330.2011.

9.7.12 Значения предельных величин дополнительных деформаций подземных водонесущих коммуникаций, вызванных строительством подземного сооружения, рекомендуется устанавливать в соответствии с указаниями [5].

9.8 Расчетные модели 9.8.1 Расчетная модель должна адекватно описывать принятое механическое поведение основания и/или конструкций подземного сооружения для рассматриваемого предельного состояния и характера нагружения.

При отсутствии надежной расчетной модели для конкретного предельного состояния должен выполняться расчет с использованием нескольких расчетных схем или моделей, чтобы вероятность достижения этого предельного состояния была минимальна.

9.8.2 Любая расчетная модель должна быть либо основана на точном аналитическом решении, либо давать погрешность в сторону запаса надежности.

9.8.3 Допускается использовать частные коэффициенты надежности модели Rd и Sd (поправочные коэффициенты) для того, чтобы погрешности результатов расчета были в сторону запаса надежности.

коэффициент, то он должен учитывать:

- чувствительность модели, т.е. диапазон неопределенности результатов, получаемых с помощью данной расчетной модели;

- любые известные систематические погрешности, связанные с данным методом расчета.

9.8.4 Если в расчете используется эмпирическая зависимость, то должны быть четко оговорены границы ее применения и однозначно установлено, что она соответствует преобладающим грунтовым условиям.

9.8.5 Если в расчете используется аналитическая модель, то должно быть четко установлено ее соответствие предельному состоянию, относительно которого выполняется проверка.

9.8.6 При выборе расчетной модели следует учитывать, какой кратковременной или долговременной проектной ситуации должна соответствовать модель.

П р и м е ч а н и е – Характеристики грунтов в кратковременных и долговременных ситуациях могут отличаться.

9.8.7 Расчетная модель должна учитывать возможность выполнения поэтапного расчета для проектных сценариев в том случае, если стадийность и очередность возведения подземного сооружения влияет на напряженно-деформированное состояние основания и самого сооружения.

П р и м е ч а н и е – Примером может являться расчет ограждений котлованов, имеющих многоярусное крепление.

9.8.8 Модели взаимодействия конструкций с основанием должны учитывать не только совместность их деформаций, но и возможность нарушения такой совместности на контакте «конструкция-грунт».

проскальзывание и отлипание. Условие проскальзывания соответствует равенству касательных напряжений на контакте предельной величине. Условие отлипания соответствует невозможности возникновения растягивающих нормальных напряжений на контакте.

П р и м е ч а н и е – Для учета возможной несовместной деформации на контакте «конструкциягрунт» в методе конечных элементов следует использовать специальные контактные элементы.

9.8.9 При использовании численных контактных моделей жесткость основания следует определять исходя из его напряженно-деформированного состояния, которое может быть рассмотрено отдельно, либо сопоставимого опыта.

П р и м е ч а н и е – Жесткость основания, например, может быть определена на основании упрощенных предварительных расчетов методом конечных элементов.

9.8.10 При использовании моделей сплошной среды следует установить, какими зависимостями должна описываться связь напряжений и деформаций, определить критерии прочности для грунтов и конструкционных материалов.

Основными моделями сплошной среды, описывающими механическое поведение грунтов, которые рекомендуется использовать в расчетах подземных сооружений, являются:

- упругая модель, применимость которой определяется СП 22.13330.2011;

- идеально упруго-пластическая модель (Кулона-Мора);

- идеально упруго-пластическая модель с дилатансией (усовершенствованная Кулона-Мора), применяемая для плотных песков;

- шатровые упруго-пластические модели (типа Кем-Клей), применяемые для пластичных глин;

- упруго-пластические модели с упрочнением, применяемые в тех случаях, когда важно учесть различия в деформационных характеристиках грунтов при нагружении и разгрузке;

- реологические модели, используемые для описания развития процессов ползучести грунтов во времени.

9.9 Верификация расчетных моделей 9.9.1 При использования результатов расчета для проектирования любая расчетная верифицирована.

Примечание– Аналитические и полуэмпирические модели и методы расчета, регламентированные нормативными документами, не требуют дополнительной верификации.

9.9.2 Основным критерием верификации расчетных моделей должно являться наличие сопоставимого опыта. Расчетная модель может считаться верифицированной для определенных условий, если результаты расчета демонстрируют хорошее соответствие экспериментальным результатам в сходных условиях.

9.9.3 Наибольшие трудности может вызывать верификация сложных численных моделей (например МКЭ) подземных сооружений в их взаимодействии с основанием.

Каждая из таких моделей может являться уникальной, для которой сопоставимый опыт отсутствует.

При отсутствии сопоставимого опыта условиями верификации численной модели должны являться:

- верификация программного обеспечения, с помощью которого создается модель;

- проверка самой численной модели требованиям формальной логики.

П р и м е ч а н и е – Следует учитывать, что правильность результатов расчетов, полученных с использованием численных моделей, обычно зависит в меньшей степени от возможностей используемого программного обеспечения и в большей - от квалификации специалистов, отвечающих за выбор расчетной модели, выполняющих расчеты и их анализ.

9.9.4 Верификацию программного обеспечения следует выполнять с помощью расчетов тестовых моделей, для которых известны аналитические решения и/или сопоставимый экспериментальный опыт.

9.9.5 Верификация численной модели на соответствие требованиям формальной логики, как правило, должна включать:

- Проверку исходных данных на формальное соответствие условиям задачи;

- Проверку правильности граничных условий;

- Проверку общего равновесия системы для всех сочетаний нагрузок и воздействий;

- Проверку локального равновесия для всех подсистем модели;

- Проверку имеющихся условий симметрии;

- Анализ соответствия характера полученных перемещений и деформаций граничным условиям и заданным связям;

- Анализ соответствия характера распределения внутренних усилий в конструкциях сооружения характеру деформаций;

- Оценку соответствия результатов расчета порядку ожидаемых величин в допустимом диапазоне.

П р и м е ч а н и е – Прядок ожидаемых величин результатов расчета следует определять на основании использования простых моделей, не требующих дополнительной верификации, или их комбинаций.

10 Геотехнический прогноз влияния строительства на аналитического и расчетного характера, следует выполнять, в том числе, для качественной и количественной оценки влияния возведения подземных сооружений на существующие непосредственной близости. Геотехнический прогноз должен выполняться в соответствии с требованиями СП 22.13330.2011 и с учетом положений настоящего раздела.

10.2 Геотехнический прогноз состоит из расчетного и экспертно-аналитического блоков. На основании работ расчетного блока следует определять изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива, прилегающего к возводимому объекту, дополнительные деформации существующих зданий и сооружений.

В рамках работ экспертно-аналитического блока должна производиться оценка технологических воздействий при возведении подземных конструкций на примыкающие здания и сооружения. Экспертную оценку технологических воздействий следует производить на основании обобщения сопоставимого опыта производства работ на территории города.

10.3 Геотехнический прогноз должен выполняться специализированными организациями, обладающими геотехническим программным обеспечением, и имеющими собственный сопоставимый опыт выполнения таких работ.

10.4 Работы расчетного блока геотехнического прогноза следует выполнять в рамках расчетов по второй группе предельных состояний (SRV) (см. раздел 9) преимущественно методами математического (численного) моделирования с использованием апробированного геотехнического программного обеспечения.

Математическое моделирование изменений напряженно-деформированного состояния грунтового массива, вызванное подземным строительством следует выполнять с учетом:

- геологического строения площадки строительства;

- нелинейного механического поведения грунтов основания;

- результатов гидрогеологического прогноза (см. раздел 17);

- очередности и стадийности экскавации грунта и возведения конструкций;

- технологии производства работ;

- фундаментов и конструкции зданий на примыкающей территории;

- наличия подземных коммуникаций на примыкающей территории;

- взаимодействия конструкций подземных сооружений с примыкающим грунтовым массивом;

- жесткости надземных конструкций проектируемого сооружения.

10.5 В результате геотехнического прогноза следует определить:

- характерные размеры или радиус зоны влияния;

- величины дополнительных деформаций существующих зданий, сооружений и коммуникаций;

- необходимость и состав мероприятий по инженерной защите окружающей застройки от влияния строительства.

П р и м е ч а н и я – 1. Для линейных подземных сооружений следует определять характерный размер зоны влияния строительства, а для компактных – радиус.

2. В пределах зоны влияния следует выделять размеры зоны интенсивных деформаций. Допустимо принимать плановые размеры зоны интенсивных деформаций, соответствующим размерам области, в которой осадки земной поверхности, вызванные строительством, превышают 10 мм.

10.6 Для подземных сооружений, возводимых открытым способом, следует выполнять предварительную оценку размеров зоны влияния нового строительства в соответствии с указаниями СП 22.13330.2011 или на основании предварительного моделирования влияния строительства подземного сооружения с учетом нагрузок, передаваемых на основание зданиями и сооружениями окружающей застройки. Жесткость конструкций окружающей застройки в предварительных расчетах допускается не учитывать.

определение границ зоны влияния допускается проводить методом характерных кривых на основании эмпирических зависимостей согласно СП 21.13330.2011. Допускается также в этих целях использовать предварительное численное моделирование аналогично 10.6.

10.8 Для зданий и сооружений, находящихся в зоне влияния подземного строительства, должны быть собраны архивные материалы, а также выполнены их обследования с учетом 7.2.

П р и м е ч а н и е – При обследовании зданий, находящихся в зоне интенсивных деформаций, следует предусмотреть вскрытие их фундаментов не менее чем в 2-х шурфах, а также выявить дефекты и повреждения, которые должны учитываться при проведении математического моделирования.

10.9 Допустимые величины дополнительных деформаций зданий и сооружений окружающей застройки должны назначаться в ходе обследований с учетом требований СП 22.13330.2011. Допустимо назначение иных величин при проведении специальных исследовательских работ, а также их уточнение в процессе мониторинга.

10.10 При выполнении работ расчетного блока геотехнического прогноза принимаемые при моделировании значения прочностных и деформационных характеристик грунтов и материалов должны соответствовать второй группе предельных состояний (SRV).

При необходимости определения усилий в конструкциях, например при моделировании усиления окружающей застройки, значения прочностных и деформационных характеристик грунтов и материалов должны соответствовать первой группе предельных состояний (ULT).

10.11 При проведении численного моделирования допускается применение геотехнических моделей, использующих нестандартные характеристики деформационных и прочностных свойств грунтов основания и скальных массивов. В этом случае в техническом задании на инженерно-геологические и геотехнические изыскания должны содержаться указания по определению соответствующих характеристик. Выбор характеристических расчетных значений свойств грунтов при проведении моделирования находится в компетенции и ответственности специалиста, проводящего такие расчеты.

10.12 Выбор геотехнической модели должен осуществляться специалистом, выполняющим геотехнический прогноз, в зависимости от инженерно-геологического строения площадки строительства, полноты инженерно-геологических изысканий, глубины заложения подземного сооружения, а также технологии производства работ.

окружающую застройку и коммуникации должно выполняться с использованием геотехнической модели, описывающей наиболее существенные механические процессы в основании при подземном строительстве. Выбранная геотехническая модель основания должна иметь достаточную апробацию на территории г. Москвы. При проведении расчетов с использованием моделей, не имеющих достаточной апробации, необходимо выполнять дублирующий расчет с использованием апробированных моделей.

10.14 На основании результатов геотехнического прогноза должна определяться необходимость усиления фундаментов или конструкций зданий и сооружений, находящих в зоне влияния строительства подземного сооружения, а также проведения мероприятий по инженерной защите подземных коммуникаций.

10.15 При нахождении в зоне интенсивных деформаций от влияния подземных сооружений зданий, находящихся в неудовлетворительном техническом состоянии, рекомендуется предусмотреть проведение комплекса работ по их ремонту и усилению до начала подземного строительства.

10.16 Если на основании геотехнического прогноза выявляется необходимость проведения мероприятий по инженерной защите окружающей застройки, следует выполнять повторный геотехнический прогноз, учитывающий проведение указанных мероприятий.

10.17 Для зданий, находящихся в зоне интенсивных деформаций, численное моделирование должно проводиться с учетом жесткости их надземного строения, глубины заложения фундаментов и нагрузок, передаваемых на них. Для остальных зданий допустимо применение упрощенных расчетных схем.

Для инженерных коммуникаций, находящихся в зоне интенсивных деформаций, необходимо проведение численного моделирования, учитывающего их фактические размеры и местоположение.

10.18 Экспертно-аналитическая часть геотехнического прогноза должна состоять в качественной оценке следующих факторов:

- технологических воздействий при строительстве сооружения;

- технологических воздействия при проведении работ по усилению фундаментов зданий окружающей застройки и работ по их инженерной защите;

- вероятности возникновения дефектов в существующих конструкциях в ходе производства работ и необходимости проведения послеосадочного ремонта;

- необходимости мероприятий и предписаний по недопущению катастрофических последствий строительства (EXD).

10.19 Точность геотехнического прогноза должна оцениваться на основании мониторинга, проводимого в процессе производства работ по строительству подземного сооружения в соответствии с указаниями раздела 11. Результаты мониторинга следует заносить в базы данных специализированных организаций, ответственных за его проведение, для накопления сопоставимого опыта.

10.20 Если в процессе мониторинга выявлено, что фактическая величина деформаций какого-либо из существующих зданий и сооружений превысила предельно допустимые величины, то работы по строительству подземного сооружения должны быть немедленно приостановлены. После этого следует выполнить повторное обследование и геотехнический прогноз, разработать мероприятия по дополнительному усилению здания, получившего недопустимые деформации, и/или по корректировке проекта, и/или предусмотреть изменение технологии производства работ.

11 Надзор за строительством, геотехнический мониторинг 11.1 Надзор за строительством осуществляется в рамках авторского надзора проектной организации, технического контроля заказчика, уполномоченными государственными службами (в Москве – Мосгосстройнадзор), а также для подземных сооружений геотехнической категории 3 – в рамках научно-технического сопровождения проектирования и строительства.

11.2 Задачами проведения надзора за строительством являются: