Усиление оснований и фундаментов

Усиление основанийи фундаментов осуществляется приреконструкции зданий и сооружений дляпредотвращении осадок ниже допустимых.Описаны основные способы усиленияфундаментов.

Под реконструкциейфундаментов зданий и сооруженийпонимается выполнение работ, проводимыхв связи с изменением геометрическихразмеров зданий, возрастанием постоянныхили временных нагрузок, устройствомподземных сооружений в пределах габаритовздания, а также восстановлением(усилением) несущей способности основанийи фундаментов, утраченной вследствиесуффозии, колебания уровня подземныхвод и др., а также возникшими деформациямиконструкций и их износом.

Надежность работыреконструируемых зданий обеспечиваетсясовместной работой системы «основание,фундамент – подземные конструкции».Дефекты в работе сооружений – следствиеполного или частичного нарушениянадежного взаимодействия элементовэтой системы:

суффозионные процессы, а также колебания УПВ (уровня подземных вод), вызванные изменением гидрогеологических условий в районе расположения здания, атмосферными водами, аварийными и систематическими утечками из коммуникаций;проявление карстовых деформаций;

Поврежденияоснований и фундаментов возникают засчет природных и техногенных процессов,за счет нарушений требований нормативныхдокументов, допускаемых при изысканиях,проектировании, строительстве иэксплуатации. Основными причинамиповреждений являются:

снижение прочностных и деформационных свойств грунтов при увлажнении, а также проявление процесса набухания и пучения грунтов;проведение земляных работ в пределах здания или вблизи него;прокладка коммуникаций;увеличение нагрузок на основание, сопровождаемое появлением эксцентриситета их приложения;вибрационные или динамические воздействия как внутренние, так и внешние.

При реконструкциифундаментов отсутствует возможностьприменения типовых схем усиления. Схемыусиления должны применяться в каждомконкретном случае в зависимости отнагрузок на фундаменты, конструктивныхособенностей здания (наличие подвалаи других подземных сооружений),инженерно-геологических и гидрогеологическихусловий и др.

При этом применяемыеметоды усиления оснований и фундаментовдолжны обеспечивать их совместнуюработу с существующими фундаментами.

Следует учитывать,что работы по усилению оснований иизменению конструкций фундаментовмогут вызвать при их осуществлениидеформации оснований и осадки фундаментов.

Повышение несущейспособности оснований и фундаментовпри реконструкции может быть обеспеченоза счет:

изменения конструкции или размера фундамента;усиления физико-механических характеристик грунтов основанияпредварительной передачи давления на основание (обжатия).

Усилениефундаментов

Усиление фундаментовмелкого заложения может быть осуществленопутем их уширения и углубления подведениемдополнительных конструктивных элементов.Такими элементами могут быть плиты,столбы или сплошные стены.

На участках длиной1-2 м грунт под фундаментом удаляют и наместе изготавливают железобетоннуюмонолитную плиту или монтируют заранеезаготовленные железобетонные элементы.После обжатия грунта в основаниигидравлическими домкратами и подклинкиплиты, промежуток между плитой и подошвойстарого фундамента заполняют пластичнымбетоном с тщательным уплотнением.

В ряде случаевленточный фундамент усиливают отдельнымистолбами. В этих случаях старый фундаментможет быть усилен рандбалками.

Для переустройствастолбчатого фундамента в ленточныймежду существующими фундаментамиустраивается железобетонная стенка ввиде перемычки. При необходимостиустройства подвала перемычка делаетсяна всю высоту столбчатых фундаментов.

Переустройстволенточных или столбчатых фундаментовв плитные производится путем подведенияконцов плит под существующие фундаменты,произведя расчет на скалывание зоныопирания ленточного или столбчатогофундамента и конца плиты.

В практикереконструкции возможно переустройствостолбчатых фундаментов в перекрестно-ленточныеи плитные, а также перекрестно-ленточныхв плитные.

Необходимостьустройства подвала, подземного сооружения,переноса подошвы фундамента на менеесжимаемые слои грунта и пр. становитсяпричиной проведения работ по заглублениюфундаментов реконструируемого здания.

Применения свайдля усиления фундаментов мелкогозалегания

Для усиленияфундаментов мелкого залегания могутбыть использованы сваи различныхконструкций: буронабивные, буровые,буроинъекционные, завинчиваемые, атакже конструкции «стена в грунте».

Буронабивные ибуровые сваи используются при увеличениинагрузок и большой толщине слабыхгрунтов в основании; в сложных условияхреконструкции.

Буроинъекционныесваи используются в тех же условиях, атакже при невозможности частичнойразборки существующих фундаментов и встесненных условиях строительства.

Могут быть примененысваи из завинчиваемых стальных трубдиаметром 200-400 мм с приваренной арматурнойспиралью, а также вдавливаемые сваи.Эти два вида свай позволяют избежатьвибрационных воздействий на фундаментыи грунты основания при проведении работпо усилению.

Иногда вместомонтажа тяжелых загрузочных устройствоказывается удобнее использовать стенысамого реконструируемого сооружения.На этом принципе основано вдавливаниесоставных железобетонных свай типа«Мега» отдельными элементами.

С помощьюбуроинъекционных свай можно проводитьусиление фундаментов, не разрабатываякотлованы и не нарушая естественнойструктуры грунтов основания. Наличиемалогабаритного оборудования позволяетвести работы изнутри здания.

При реконструкциидействующих сооружений в стесненныхусловиях и особенно в условияхпротивопоказания динамических воздействийцелесообразно применение щелевыхфундаментов (барретов), устраиваемыхметодом «стена в грунте» в узких траншеяхшириной 0,4-1,0 м под защитой раствора избентонитовой глины.

Реконструкцияи усиление свайных фундаментов

Усиление стволасвай при отсутствии ростверка или привысоком ростверке производится с помощьюжелезобетонной обоймы с толщиной стенокне менее 100 мм и площадью вертикальнойарматуры не менее 1% площади сеченияобоймы. Обойма устраивается на свободнойчасти сваи и заглубляется в грунт неменее чем на 1 м.

Усиление верхнихконцов свай и мест их сопряжения сростверком устраивается с помощьюжелезобетонной обоймы, устраиваемойпо всем ростверкам с отрывкой мелкогокотлована.

Усиление ростверков,разделка трещин и других поврежденийпроизводятся аналогично усилениюфундаментов мелкого заложения.

Для усилениясвайных фундаментов, имеющих недостаточнуюнесущую способность, используются теже сваи, которые используются дляусиления фундаментов мелкого заложения.

Разбивка осейновых свайных фундаментов должнапроизводиться с надежным закреплениемотносительно осей существующих свайздания.

Для принятия решения о необходимости усиления основания или фундамента, выбора оптимального способа усиления, а также метода производства работ производят как можно более подробное обследование существующего сооружения. В процессе выполнения этой работы собирают сведения по истории возведения сооружения, обследуют окружающую местность, а также надземные и подземные элементы сооружения, используя проектную и исполнительную документацию, изучают инженерно-геологические условия, характер и значения действующих нагрузок.

При осмотре окружающей местности вблизи мостов особое внимание обращают на состояние береговых участков, русловой и пойменной частей с целью выявления подмывов берегов, размывов дна, изменения русла и т. п.

При обследовании сооружения внимание сосредоточивают на выявлении осадок и кренов опор мостов, элементов подпорных стен, деформаций звеньев водопропускных труб и т. д. Производят детальный осмотр видимых поверхностей элементов сооружения с целью выявления трещин и устанавливают причины их появления.

В случае недостаточных данных в исполнительной документации проводят инженерно-геологическое обследование для уточнения несущей способности и устойчивости против сдвига оснований.

В результате проведенного обследования устанавливают дату постройки сооружения, его первоначальный вид, последующие изменения (реконструкция, усиление), аварийные состояния, если они были, их время и причины; выявляют фактические размеры сооружения и значения действующих нагрузок, а также получают исходные данные, необходимые для расчета несущей способности и  осадок  основания   и   фундамента   после  усиления.

Различные способы усиления оснований и фундаментов можно свести к двум характерным группам. К первой относятся способы усиления, связанные с недостаточной несущей способностью (прочностью) или повышенной по сравнению с нормативной деформируемостью основания. Вторую группу составляют способы усиления фундаментов вследствие их недостаточной прочности или неудовлетворительной долговечности.

Несущую способность грунтов в основании существующих сооружений можно повышать увеличением подошвы фундамента, углублением фундамента, подведением под фундамент столбов или свай с опиранием их на более прочные грунты, искусственным закреплением грунтов.

Площадь подошвы существующих фундаментов мелкого заложения можно увеличить в любых грунтах устройством новых дополнительных частей с боков фундамента без углубления их подошвы (рис.

13.1, а) или подводкой под подошву фундамента железобетонной плиты с небольшим заглублением ее в грунт (рис. 13.1, б). Углубление фундаментов применяют, как правило, только в сухих и маловлажных грунтах для сооружений хорошей сохранности, имеющих достаточно прочную кладку.

Если на уровне подошвы нового фундамента залегают скальные грунты, крупнообломочные отложения, твердые глины, то вместо устройства сплошного фундамента можно в пределах толщи грунтов с недостаточной прочностью ставить столбы или сваи(рис.

13.2). Размеры столбов или свай, их число и расположение в плане определяют расчетом в зависимости от характера и значений действующих нагрузок и физико-механических свойств грунтов основания. При устройстве столбов и свай необходимо проверить прочность существующего фундамента и при необходимости произвести его усиление или же заменить новым.

Наиболее удобным способом повышения несущей способности оснований является искусственное закрепление грунтов цементацией, силикатизацией или смолизацией. Достоинством этого способа является исключение трудоемких работ по устройству котлованов, сооружению дополнительных несущих элементов и включению их в совместную работу с фундаментом.

Усиление кладки фундаментов производят при недостаточной прочности ее, в случаях воздействия на нее агрессивных вод, повреждений свай и т. п.

Дефекты кладки в виде пустот, разрушения материала, трещин и т. п. устраняют нагнетанием в нее цементного раствора.

При значительных повреждениях кладки по периметру фундамента делают железобетонную обойму, а затем нагнетают цементный раствор или специальные пластмассы. Рис. 13.1. Увеличение площади подошвы существующего фундамента а — устройством уширения подошвы; б — подведением плиты; 1 — существующий фундамент; 2 — бетонный или железобетонный элемент уширения; 3 — стальная балка для обжатия элементов уширения; 4 — железобетонная плита

Рис. 13.2. Опирание фундамента на объемлющие столбы 1 — существующий фундамент; 2 — железобетонный элемент, соединяющий существующий фундамент с объемлющими столбами; 3 — столб; 4 — стальная балка для обжатия столбов

12.1Усиление оснований и фундаментовосуществляется при реконструкции зданийили сооружений или ликвидации ихаварийных осадок.

12.2До начала работ по усилению фундаментовнеобходимо проведение подготовительныхмероприятий:

-обеспечение максимального фронта работпо усилению при минимальном времениреконструкции сооружения;

-установка геодезических марок;

-установка настенных маяков на всехтрещинах в несущих конструкциях;

-обеспечение доступа к фундаментам ипри необходимости закладка шурфов.

12.3Техническая эффективность усиленияфундаментов реконструируемых и аварийныхзданий оценивается по материаламгеодезического наблюдения за их осадкамии кренами.

Инструментальноегеодезическое наблюдение за осадкамии кренами производится не менее чем втечение года после завершения всехработ по реконструкции и ликвидацииаварии и приложения всех нагрузок.

12.4Усиление оснований и фундаментоввключает следующие виды работ:

-укрепление фундаментов;

-увеличение опорной площади;

-заглубление фундаментов;

-подводка под колонны нового фундамента;

-устройство под зданием плиты;

-подведение дополнительных опор;

-усиление фундаментов вдавливаемымисваями;

-усиление фундаментов буроинъекционнымисваями;

-применение щелевых (шлицевых) фундаментов;

-закрепление грунтов оснований (цементация,силикатизация, электрохимическоезакрепление и т.п.).

12.5В реконструируемых или аварийныхзданиях, имеющих длительный срокэксплуатации, в подавляющем большинствеслучаев нарушена или отсутствуетгоризонтальная гидроизоляция. Выбортехнологии восстановления горизонтальнойгидроизоляции зависит от химическогосостава подземных вод и наличия блуждающихтоков. Восстанавливаемый гидроизоляционныйслой должен быть непрерывным (безразрывов) на всей изолируемой поверхности,пересекая стену и внутреннюю штукатурку.

12.6Расчет давления на основание существующегоздания при его надстройке определяетсяпо формуле

рнов= рсущ+ рдоп. (12.1)

Вприродном состоянии расчетноесопротивление грунта Rопределяется согласно СНиП 2.02.01. Последлительного воздействия нагрузки отмассы здания на грунт основания онуплотняется, а поэтому на него можноувеличить давление до Rнов.

Тогдаусловие допустимости надстройки (безизменения размеров фундаментов) будет:

рновRнов, (12.2)

где

Rнов= Rmk. (12.3)

Коэффициентmзависит от соотношения pсущ/Rи берется из таблицы 12.1.

Таблица12.1

ПоказательОтношение (pсущ/R)100, %более 8080-70менее 70Коэффициент m1,31,151,0

Примечание. Коэффициентkзависит от отношения расчетной осадкиsRпри давлении, равном R,к предельной осадке suи принимается по табл.12.2.

Таблица12.2

Грунты оснований независимо от влажности плотные и средней плотностиЗначения kпри отношении (sR/su) 100, %2070Пески крупные и средней крупности1,41,0Пески мелкие1,21,0Пески пылеватые1,11,0Связные грунты с IL< 01,21,0Связные грунты с IL< 0,5 при сроке эксплуатации более 15 лет1,11,0Примечание. Для промежуточных значений (sR/su) коэффициент kпринимается по интерполяции.

Длясвязных грунтов при сроке эксплуатацииздания менее 15 лет и sR> 0,7suувеличение давления на основаниедопускается только в пределах R.При этом должно соблюдаться требованиеsR< suи должны использоваться характеристикиуплотненного грунта.

12.7Для зданий исторической застройкиконструктивное решение усиленияоснования и фундаментов, а такжетехнология работ принимаются на основеустановления причин, вызвавших деформациюфундаментов.

Источники:

• studfiles.net
• www.stroitelstvo-new.ru
• studfiles.net