эл. учебник. И фундаменты
 Скачать 1.24 Mb.
|
ж ж Рис. 15.5. Устройство отдельных фундаментов с связевыми вставками План П П =4 П п При применении свайных фундаментов стремятся опереть нижние концы свай на плотные грунты, а непрерывный ростверк располагать на одной и той же глубине в каждом отдельном отсеке. Для восприятия возникающих горизонтальных сейсмических сил сваи прочно заделывают в ростверке, Особенно неблагоприятными грунтами в основании являются насыщенные водой пески, находящиеся в рыхлом состоянии. Такие пески при сейсмическом воздействии могут разжижаться, что будет сопровождаться провальной осадкой фундаментов.. В связи с этим рыхлые пески нецелесообразно использовать в качестве основания без предварительного их уплотнения вибрированием, песчаными сваями или иным способом. Слабые пылевато-глинистые грунты, находящиеся в текучем и текучепластичиом состоянии, также должны быть качественно улучшены (уплотнены, закреплены, частично заменены на уплотненный песок и т, п.). Проектирование фундаментов и надземных конструкций с учетом сейсмических воздействий гарантирует устойчивость сооружения при землетрясении. 16. УСИЛЕНИЕ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ И ИЗМЕНЕНИЕ УСЛОЖНИ РАБОТЫ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ 16.1. Причины, обусловливающие необходимость усиления оснований и фундаментов При реконструкции предприятий, связанной с их техническим перевооружением, при капитальном ремонте зданий, прокладке подземных коммуникаций, возведении новых фундаментов около существующих сооружений, а также при развивающейся во времени недопустимой осадке возникает необходимость в оценке степени обеспечения фундаментами дальнейшей 13* 387 нормальной экспуатации сооружений, а в соответствующих случаях — в усилении и переустройстве фундаментов. Основными причинами, приводящими к этому, являются: увеличение нагрузки на фундаменты, разрушение кладки фундамента или снижение его гидроизолирующих качеств, ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение деформативности грунтов, непрерывное развитие недопустимых перемещений. 16.1.1. Увеличение нагрузки на фундаменты При реконструкции предприятий, капитальном ремонте и надстройке зданий, как правило, возрастает нагрузка на фундаменты. В результате давление по их подошве становится больше расчетного сопротивления, принятого при проектировании фундаментов. Однако грунты под существующими фундаментами с течением времени уплотнились и могут нести дополнительную нагрузку, поэтому далеко не во всех случаях требуется принимать меры по усилению основания. К сожалению, взять образцы грунта из-под фундамента или испытать грунт на месте обычно затруднительно. По опыту же возведения надстроек зданий во многих городах расчетное давление на уплотненные грунты часто можно принять до 40 % большим. Конечно, увеличение нагрузки по возможности распределяют равномерно на все фундаменты. Такое решение принимают при отсутствии видимых деформаций (трещин) в не-'сущих конструкциях. В связи с этим при увеличении нагрузки на фундаменты необходимо обследовать конструкции для установления их состояния. При хорошем состоянии конструкций, включая фундаменты, допускается передача повышенного давления на уплотнившиеся грунты основания, в необходимых случаях производится расчет дополнительных осадок. Последние, как правило, не должны превышать 30...40 % предельно допустимых осадок при новом строительстве. Таким образом, при повышении нагрузки на фундаменты в отношении работы грунтов в основании во многих случаях все обстоит благополучно, что нельзя сказать о работе самого фундамента как конструкции. Наиболее неблагоприятно изменение работы железобетонных фундаментов, получающих изгиб. Такие конструкции должны быть проверены с учетом изменения прочности бетона за период эксплуатации. 16.1.2. Разрушение кладки фундамента Кладка фундамента обычно разрушается в агрессивной среде. В результате из-за снижения прочности бетона и раствора бутовой кладки фундамент перестает выполнять свое назначение и надземные конструкции получают большую осадку. Иног- 388 да в фундаментах корродирует арматура. Этот процесс особенно интенсивно развивается при наличии блуждающих токов. Коррозия арматуры исключает работу фундамента на изгиб, что приводит к уменьшению площади, передающей давление от сооружения на грунт, и, следовательно, к развитию значительных дополнительных осадок. Если фундамент выполняет также функцию гидроизолирующей конструкции, его начальная небольшая водопроницаемость может со временем увеличиться вследствие выщелачивания бетона, что приведет к необходимости восстановления его плотности. 16.1.3. Ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение деформативности грунтов Устойчивость основания зависит от напряженного состояния и прочностных характеристик грунта ср и с. Под воздействием дополнительного увлажнения в грунтах существенно снижается сцепление и возможно уменьшение угла внутреннего трения. То и другое отражается на устойчивости основания. Иногда изменяется напряженное состояние грунтов основания, в результате чего ухудшаются условия устойчивости фундаментов и части основания. Устойчивость грунтов под фундаментом, как известно, обусловливается пр'игрузкой, действующей по сторонам от него. Если в результате углубления пола подвала или отрывки котлована около фундаментов эта пригрузка уменьшается, возможен выпор грунта из основания в сторону уменьшенной пригрузки. Деформативность грунтов основания может увеличиться при механической или химической суффозии, при интенсивном гниении органических веществ, содержащихся в грунте, дополнительном увлажнении просадочных лёссов и оттаивании вечиомерз-лых грунтов. 16.1.4. Развитие недопустимых перемещений Развитие недопустимых перемещений 'происходит, как правило, либо из-за ошибки проектировщиков, переоценивших несущую способность грунтов, основания, либо в результате ошибки строителей, допустивших значительное нарушение природной структуры грунтов в основании в процессе устройства фундаментов, либо вследствие выпуска (перемещения) массы грунта в подземные выработки. Иногда недопустимые неравно? мерности просадок наблюдаются при замачивании грунтов либо при сдвижении пород в процессе подработки территории. Во всех этих и других случаях необходимо решать вопрос об усилении оснований и фундаментов, 389 16.2. Приемы усиления оснований и фундаментов Применяют следующие основные приемы усиления оснований и фундаментов и изменения условий работы грунтов: устарение подошвы; увеличение глубины ее заложения; пересадка фундамента на сваи; возвращение фундамента, смещенного в сторону, в проектное положение; закрепление кладки фундамента; взятие кладки в обойму; закрепление грунтов основания. Все эти приемы можно подразделить на три группы; 1) изменение условий передачи давления на грунт; 2) увеличение прочности кладки фундамента; 3) увеличение прочности и уменьшение де-формативности грунтов в основании. 16.2.1. Изменение условий передачи давления на грунт Условия передачи давления на грунт изменяются при двустороннем и одностороннем уширении подошвы фундаментов, увеличении глубины ее заложения и пересадке фундаментов на сваи. Подошву фундаментов уширяют в целях передачи давления на большую площадь. Если уширения делают без обжатия грунта основания (рис. 16.1,а), то они вступают в работу лишь при увеличении нагрузки, когда появляются дополнительные  i ЩЕ Рис, 16.1. Схемы уширения подошвы фундамента (с эпюрами давления в плоскости подошвы) с —без обжатия грунта .основания (верхняя эпюра —до усиления; нижняя эпюра — После усиления и загрузки фундамента); о —с обжатием грунта основания с помощью ломкратов (верхняя эпюра —после -обжатая, до усиления показана пунктиром; нижняя эпюра— после усиления и загрузки фундамента); / — существующий фундамента 2 — конструкции уширеннй; 3 — арматура; 4 — домкрат 390  Рис, 16.2. Пересадка фундамента на сваи 1 — набивные (инъекционные); б — вдавливаемые звеньями; 1 — фундамент; S—■ свая; 3 — домкрат; 4 — упорная плита  осадки. Уширенные части фундамента воспринимают только часть увеличивающейся нагрузки (см.. нижнюю эпюру на рис. 16.1, а). Значительная часть этой нагрузки будет передаваться через подошву старого фундамента; это вполне допустимо, поскольку выпор грунта в стороны невозможен из-за наличия дополнитель-> ной пригрузки основания уширениями фундамента (см. нижнюю эпюру на рис. 16.1, с). Для уменьшения развития дополнительных осадок уширенного фундамента грунт под уширениями предварительно обжимают с помощью домкратов (рис. 16.1,6). После обжатия до снятия домкратов полости между домкратами вдоль фундамента заделывают бетоном. Глубину заложения подошвы фундамента увеличивают ред-ко, так как при этом приходится выполнять работы захватками. Сначала делают подкоп под частью фундамента, устраивают в пределах захватки новый фундамент и включают его в работу, обжимая домкратами грунт под ним. Затем переходят к возведению следующей части нового фундамента. И так до тех пор, пока под всем фундаментом грунт не будет заменен на кладку по проекту. Такого рода работы обычно производят при разрушении верхней части деревянных свай под ростверком в результате развития гнилостного процесса из-за понижения уровня подземных вод. В настоящее время фундаменты чаще всего усиливают путем пересадки их на сваи. Для этого либо делают буроинъек-ционные сваи — бурят через фундамент наклонные скважины диаметром 15...25 см, в которые под значительным давлением нагнетают бетонную смесь (рис, 16.2, а), либо вдавливают звенья железобетонных свай под фундамент домкратами {рис. 16.2,6). Применяют и другие приемы использования свай для усиления фундаментов. В случае смещения фундаментов в сторону их либо возвращают в первоначальное положение домкратами, либо устраивают одностороннее уширение. При возникновении крена сооружения его уменьшают поднятием или опусканием всего сооружения. 391    Рис. 16.3. Увеличение прочности кладки фундамента я —взятие фундамента в обойму; б —инъекция раствора; в — уменьшение выноса консолей для уменьшения усилий в арматуре; / — фундамент; 2 — железобетонная обойма; S— трубки для инъекции раствора S 6.2.2. Увеличение прочности кладки фундамента Если прочность кладки бетонного, железобетонного или бутового фундамента недостаточна, его заключают в железобетонную (иногда в металлическую) обойму (рис. 16.3, а) или инъецируют в кладку цементационный раствор (рис. 16.3,6). Иногда применяют оба способа усиления одновременно: сначала устраивают обойму с постановкой в ней трубок для инъекции, а после твердения бетона обоймы производят цементацию. Для уменьшения напряжений в нижней арматуре фундамента можно делать обойму только в верхней части фундамента. В таком случае консольные выступы фундамента резко уменьшаются, что сопровождается уменьшением усилий в арматуре ■{рис. 16.3, в). Снижения водопроницаемости толстостенных бетонных и железобетонных конструкций добиваются инъецированием в них цементационного или химического раствора. .16.2.3. Увеличение прочности грунтов в основании закреплением Большинство из рассмотренных в п. 12.4 способов закрепления грунтов дороги. Однако для того чтобы сохранить  Рис. 16.4. Схемы закрепления грунта под фундаментом . о —в целях отрывки более глубокого котлована около фундамента; б —для увеличения площади передачи давления на грунт; / — отметка отрывки котлована; 2 — закрепленный грунт; 3 — инъектор; 4— фундамент S92   Рис. 16.5. Схема временного крепления стены при разработке грунта вокруг фундамента 1 — распределенная балка (деревянная или металлическая); 2 — подкос; 3 — домкрат; 4 — распределительная плита грунт в основании под сооружением, иногда целесообразно его закрепить. В последующем около закрепленного грунта можно отрывать более глубокие котлованы. Кроме того, закрепленный грунт может выдержать большую нагрузку и передать ее па большую площадь основания (рис. 16.4). 16.2.4. Техника безопасности при усилении фундаментов Поскольку при усилении фундаментов часто приходится разрабатывать грунт вокруг них до отметки подошвы и ниже, необходимо нагрузку от конструкций временно передавать на подкосы (рис. 16.5), опираемые через плиты на грунт, способный уплотняться. Так как осадка вывешиваемых конструкций недопустима, подкосы целесообразно ставить на домкраты, подавая давление в которые (по расчету) можно опрессовывать грунт под подкосами. Только после завершения работ по усилению фундамента давление в домкратах постепенно снижают. Иногда опрессовку грунта производят постановкой встречных клиньев, которые систематически подбивают. При производстве работ по усилению фундаментов рабочий персонал должен быть детально проинструктирован. Кроме того, эти работы в связи с их спецификой должны выполняться либо специализированной организацией, либо под руководством опытного инженера. 16.3. Устройство фундаментов вблизи существующих сооружений 16.3.1. Причины, приводящие к осадке существующих сооружений Существующие здания при возведении около них фундаментов часто получают недопустимые деформации. Причин этому несколько: выпор грунта в стороны котлована (рис. 16.6, а); вымывание грунта грунтовой водой из-под существую щих фундаментов при открытом водоотливе из котлована (рис. 16.6,6); 393  Рис. 1G.6, Случаи развития дополнительных осадок существующих зданий при возведении около них. фундаментов о. — выпор грунта в сторону отрываемого котлована; 6 — вымывание Суффозия) грунта нз-нод фундамента; а — промерзание грунта; г — смещение шпунта; д — дополнительное уплотнение грунта под фундаментом; 1 — существующий фундамент; 2 — дно котлована; 3'-*-новый фундамент; 4 — поверхность скольжения при выпоре грунта; б» шпунт; 6 — направление движения грунтовой воды; 7 — граница промерзания; S— давление грунта на шпунтовую стенку; 9 — границы зон ■ деформации уплотнения грунта в основании уплотнение несвязного грунта динамическими воздей ствиями при забивке шпунта, свай, раздроблении шар- или клин-молотом мерзлого грунта или старых фундаментов (см. 15.1); промораживание грунта под фундаментом (рис. 16.6,в); смещение шпунта в сторону котлована (рис. 16,6,г); уплотнение грунтов под действием нагрузок, передавае мых новым 'сооружением на- основание (рис. 16.6,5); развитие отрицательного 'трения, действующего на сваи.   г 394 Рис. 16.7. Деформация горизонтальной поверхности земли около загруженной сплошной фундаментной плиты / — поверхность грунта до деформации; 2 ta то же, после деформации уплотнения; 3 — гра^. ница зоны уплотнения  Рис, 16.8. Повреждение кладки стен 4-этажного здания на ленточных фун* даментах после возведения около него Н-этажного дома Смещение шпунта в сторону котлована происходит довольно часто. Строители привыкли рассматривать Шпунтовые ограждения как конструкций, исключающие только обрушение грунта в котлован, и проектируют их, исходя из условий прочности и устойчивости, не считаясь с их горизонтальными дефор-мациями. Наличие фундамента существующего здания около шпунтовой стенки заставляет яе только обеспечивать ее прочность, но и исключать ее горизонтальные перемещения. Это достигается постановкой распорок или анкеров (см. п. 13). Шестая и седьмая причины связаны с деформациями грунтов в основании. Чем тяжелее возводимое сооружение, чем ближе оно расположено к существующему зданию и чем больше сжимаемость грунтов в пределах большой глубины, тем  Рис. 16.9. Деформация кирпичного здания на сваях после возведения около него здания иа естественном основании значительней осадка возводи* мого сооружения и больше во-* ронка оседания (рис. 16.7), т. е. осадка поверхности грунта около площади загружения. Фундаменты существующих зданий, подземные коммуникации и другие устройства, находящиеся вблизи возво-■ димого сооружения, попав в =- —=—=.—z-=z воронку оседания, получают осадку, которая приводит к деформации конструкций.. На рис. 16.8 показана деформация кирпичного здания после возведения около него 11-этажного дома. Возникновение отрицательного трения наблюдалось в Киеве, когда около здания на 12-метровых сваях построили здание на естественном основании. Дом на сваях начал получать осадки, и в стенах его появились значительные трещины (рис. 16.9). Исследования С. Н. Сотникова и А. А. Собенина показали, что расположение новых более высоких зданий вплотную к существующим при наличии относительно сжимаемых грунтов в основании приводит к дополнительной осадке последних. Дополнительная осадка наблюдается реже, если к существующим зданиям пристраиваются более легкие здания "с меньшим числом этажей. 16.3.2. Меры по уменьшению влияния загружения соседних фундаментов Первые пять причин возможного развития дополнительных осадок существующих зданий связаны с производством работ и могут быть исключены. Сложнее предотвратить уплотнение грунта под фундаментами существующих зданий при возведении около них новых тяжелых сооружений. В этих случаях защитными мероприятиями являются консольное примыкание и отнесение возводимого фундамента на несколько метров от фундамента существующего здания. Это смягчает указанное влияние, так как воронка оседания иногда распространяется в стороны на значительные расстояния. Приближенно можно принять, что воронка распространяется в стороны иа толщину актив» 396
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||