Правила безопасности аммиачно-холодильных установок ПБ 09-595-03 устанавливают требования, соблюдение которых обеспечивает промышленную безопасность и направлено на предупреждение аварий, случаев производственного травматизма на аммиачно-холодильных установках. Раздел 6 «Требования к зданиям и помещениям» ПБ 09-595-03 регламентирует в основном компоновку аммиачного оборудования в помещениях с указанием на соблюдение действующих норм пожарной безопасности, санитарных правил и норм. К зданиям аммиачно-холодильных систем относятся здания компрессорных и холодильных камер, при обследовании которых должно определяться соответствие состояния строительных конструкций действующим строительным нормам и правилам.
Особое внимание необходимо обращать на состояние грунтов основания и фундаментов, которые являются важнейшими конструктивными элементами здания. Потеря несущей способности и деформации основания приводят к аварийному состоянию строительных конструкций. Необходимо проводить обследование фундамента.
При обследованиях аммиачно-холодильных систем, проводимых ООО «БЭСКИТ» в течение 10 лет, отмечено, что основными причинами деформаций строительных конструкций являются:
- недостаточная изученность грунтов основания;
- отсутствие в нормативных документах, которые использовались при проектировании фундаментов положений, введенных в нормы в последующие годы;
- невыполнение или небрежное выполнение при эксплуатации проектных решений и указаний действующих СНиП;
- изменение свойств грунтов основания в процессе эксплуатации здания;
В качестве примеров приведены наиболее характерные объекты, в которых недостаточный учет свойств грунта и изменение условий эксплуатации привели к аварийным ситуациям.
Пример 1.
Двухэтажное здание холодильника построено в 1962 году. Размеры в плане 234x48м. Конструктивная схема здания – полный несущий каркас, элементами каркаса служат сборные железобетонные колонны, ригели перекрытия и балки покрытия, стены – кирпичные самонесущие. Основание свайное с армированными в нижней части бетонными ростверками стаканного типа для установки железобетонных колонн.
В соответствии с проектом сваи приняты железобетонные, сечением 40x40см длиной 15м. После ввода в эксплуатацию в здании возникли деформации конструкций: осадки колонн и связанных с ними конструкций перекрытий, покрытий составили от 12 до 23см. При осадке колонн произошла деформация опорных подушек балок перекрытия и покрытия, опирающихся на колонны. На опоре балок покрытия появились трещины, а плиты покрытия и перекрытия имели заметный наклон в сторону просевших колонн.
Первоочередными мероприятиями предусматривалось временное раскрепление аварийных конструкций, разгрузка второго этажа, ограничение нагрузки на пол первого этажа. После аварийной ситуации был установлен инструментальный геодезический контроль за осадками фундаментов колонн. Геодезические наблюдения, проводившиеся до 1974г., показали продолжающиеся осадки фундаментов, которые носили неравномерный характер. Здание холодильника продолжало эксплуатироваться без ограничения временных нагрузок первого и второго этажей.
В 1988 году была обнаружена очередная недопустимая осадка одной из колонн и наклон балок перекрытия в сторону просевшей колонны. Ростверки осевших колонн имели значительные трещины и были усилены.
Геодезические наблюдения за осадками фундаментов колонн здания холодильника продолжались до 1991 года, в дальнейшем наблюдения за осадками не проводились. В 1999 году при обследовании ООО «БЭСКИТ» состояния строительных конструкций здания холодильника были проведены контрольно-инструментальные геодезические измерения осадок колонн. Результаты проведенных измерений показали:
- осадки фундаментов здания продолжаются и носят незатухающий неравномерный характер;
- осадки некоторых марок за 8 лет больше, чем за весь период измерений до 1991 года (27 лет);
- стабилизация деформаций не происходит;
- осадки колонн, на которых произошла авария, за 8 лет оказались больше, чем за предыдущие годы.
При проектировании свайного основания здания холодильников в 60-х годах не были учтены расчетные положения, которые были введены в последующие годы и в настоящее время отражены в СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты».
Геолого-литологическое строение площадки здания холодильника представлено илами, торфами, заиленными песками, суглинками и песками. Вся толща неуплотненных илов и торфов находится в рыхлом, мягкопластичном и текучепластичном состоянии. Торфоилы характеризуются как один условно однородный слой слабых грунтов, мощность которых колеблется от 11 до 17м.
Нагрузка, действующая на сваю, передается грунтом через острие сваи и боковую поверхность. Распределение усилий между боковой поверхностью и концом сваи зависит от соотношения показателей сжимаемости грунта, находящегося в пределах глубины погружения свай и грунта под ее концом. Торфоилы и слабые грунты характеризуются большой сжимаемостью, медленным развитием осадок во времени и возможностью возникновения нестабилизированного состояния, изменчивостью прочностных, деформационных и фильтрационных характеристик и изменением их в процессе консолидации основания.
В соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 при наличии в пределах длины свай слоев сильнодеформирующихся грунтов, имеющих модуль деформации Е <5МПа, и уплотнение этих грунтов, независимо от загрузки сваи на боковой поверхности могут возникать отрицательно направленные (негативные) силы трения. Причинами возникновения отрицательно направленного трения, которые необходимо учитывать при работе свайного фундамента, являются:
- подсыпка территории после устройства свайных фундаментов толщиной более 1м;
- загрузка пола здания или поверхности земли около свайного фундамента нагрузкой более 20кН/м2 (2тс/м2);
- увеличение эффективных напряжений в грунте за счет снятия взвешивающего действия воды при понижении уровня подземных вод;
- незавершенная консолидация слоев слабых грунтов;
- уплотнение несвязанных грунтов при динамических воздействиях (в том числе динамических нагрузок от движения железнодорожных составов и работающих компрессоров).
В нашем случае присутствуют все причины для возникновения отрицательно направленных сил трения. Расчеты показали, что фактическая несущая способность сваи, с учетом отрицательных сил трения по боковой поверхности оказалась значительно ниже ( в 2 раза) принятой по проекту, определенной без учета этих сил.
После проведения обследования ООО «БЭСКИТ» рекомендовало не допускать складирования грузов в помещениях второго этажа, ограничить нагрузку на пол помещений первого этажа до 2тс/м2, продолжить геодезический контроль за развитием осадок, провести инструментальное обследование вибраций, возникающих при работе компрессоров и железнодорожного транспорта. Разработаны рекомендации по усилению деформированных конструкций.
