Лекция по Фундаментам - 9 - Коробова. Лекция 1 03. 10. 12
 Скачать 8.79 Mb.
|
|
Реконструкция фундаментов и усиление оснований. Причины реконструкции и усиления оснований. Основные этапы обследования фундаментов зданий и сооружений. Методы реконструкции 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 обеспечения фундаментами дальнейшей нормальной эксплуатации сооружений, а в соответствующих случаях – в усилении и переустройстве фундаментов. Основными причинами, обуславливающими необходимость усиления оснований и фундаментов, являются:
Укрепление оснований зданий и сооружений делается в следующих случаях:
Фундаменты укрепляют (усиливают) в таких случаях:
Могут быть и другие причины, обуславливающие необходимость укрепления (усиления) фундаментов – например, строительство метро, подземные работы и др. В большинстве случаев в необходимости укрепления оснований или фундаментов свидетельствуют внешние повреждения здания или сооружения, определяемые визуально. Трещины на стенах, окнах, перекосы и заклинивания дверей и окон в зданиях являются характерными признаками, свидетельствующими о том, что здание испытывает деформации и что надо установить систематические наблюдения за зданием. У промышленных зданий бывают и другие признаки, свидетельствующие о недопустимых деформациях. Вследствие каркасной конструкции и больших пролетов между колоннами такие здания бывают иногда менее чувствительны к неравномерным деформациям, чем оборудование, находящиеся в здании (например, мостовые краны, прокатные станы, ускорители и др.) У некоторых зданий складского типа случаются аварии из-за потери основанием устойчивости ввиду больших горизонтальных нагрузок, возникающих от односторонней пригрузки основания (например, склады руды, стройматериалов и т. п.). Во всех случаях необходимо проанализировать характер деформаций здания и изучить возможные причины их возникновения. К опробированным методам укрепления оснований относятся:
- Смолизация; - Дренаж; - Противофильтрационные завесы; - Пригрузки; - Подпорные стены; 19.Термический способ; 20.Устройство песчаных подушек под новые фундаменты. Основные методы усиления фундаментов:
Методы реконструкции фундаментов в сухих грунтах. Методы реконструкции фундаментов в водонасыщенных грунтах. Для укрепления песчаных, песчано-гравелистых грунтов применяется цементация. Материалом для цементации служат: цемент, вода и добавки в виде песка, супеси, каменной муки, глины, искусственных химических веществ. Цемент и вода – главные активные составляющие. Песок и каменная мука добавляются для экономии цемента. Супесь и суглинок снижают прочность получаемого после твердения камня, но повышают водоудерживающую способность раствора – такие растворы мало подвержены расслоению. Особенно способствуют стабилизации раствора бентонитовые глины, придающие раствору качества, благоприятные для закачивания раствора в поры и трещины грунта. Применение химических веществ связано с ускорением или замедлением схватывания цементного раствора. Инъекторы погружают в закрепляемый грунт забивной, задавливанием и установкой в пробуренные инъекционные скважины. Оборудование то же, что и для силикатизации и смолизации. Верхнюю часть скважины, лежащую в нецементируемой зоне, бурят увеличенным диаметром и полностью заливают цементным раствором. После схватывания цемента скважину вновь бурят через цементный столб. Нагнетание производится с давлением в несколько атмосфер. Для цементации используют растворонасосы. Диаметр трубок – инъекторов составляет 25–100мм. При небольшой глубине цементации, когда нагнетание ведется в один прием на всю зону цементации, применяют трубки малого диаметра. Если необходимо зацементировать грунты, лежащие очень близко к поверхности, то следует предусмотреть укладку на поверхности в зоне скважин пригрузочного слоя бетона, который укладывают после бурения скважин и после того, как в скважины вставлены трубки для инъекции. При глубине цементации 6–8м цементацию ведут нисходящими зонами. В этом случае нужно многократно бурить в каждом месте скважину, углубляя ее через ранее зацеметированную часть скважины. Дренаж и противофильтрационные завесы Для укрепления оснований или защиты его от ослабления на объектах, где в процессе эксплуатации происходит повышение уровня подземных вод, применяют дренаж. Из применяемых систем дренажа, как правило, исключается, пластовый и горизонтальный трубчатый дренажи, устанавливаемые в открытых траншеях, так как для действующих объектов это обычно связано с нарушением многих сооружений, устройств, а также нормального режима работы объекта. Вертикальный дренаж не требует много места для его размещения и отличается маневренностью, т.е. возможностью сгущать скважины по мере надобности. Для повышения эффективности работы водопонизительных (оборудованных погружными насосами в слабопроницаемых (глинистых) грунтах, рекомендуется предусматривать вакуумирование грунтов. Для этого в системе водопонизительных скважин) скважин следует устанавливать вакуумные насосы. Системы вертикального дренажа рекомендуется сопоставлять с системами лучевых горизонтальных водозаборов, состоящих из колодца (вертикальной выработки) и скважин, выполненных из этого колодца горизонтально или с небольшим уклоном в его сторону. На застроенных территориях, сложенных глинистыми грунтами, для снижения уровня подземных вод рекомендуется применение дренажных завес, которые выполняются в виде ряда пересекающихся вертикальных скважин, заполняемых хорошо фильтрующим материалом, например, песком. Подземная вода, собираемая дренажной завесой, откачивается насосом, устанавливаемым либо в колодце, либо в скважине, и которым вода фильтрует вдоль завесы. Повышение несущей способности оснований В большинстве случаев недостаточной несущей способностью обладают замоченные глинистые грунты, а также трещиноватые скальные и полускальные грунты. Для глинистых грунтов мероприятиями, повышающими несущую способность, являются:
Для скальных и полускальных грунтов такими мероприятиями могут быть:
Защита оснований от влияния строящихся рядом зданий и сооружений  Защитное шпунтовое ограждение 1 – существующий фундамент; 2 – проектируемое здание; 3 – грунт основания; 4 – шпунт; 5 – прочный грунт; 6 – существующее здание. При строительстве на слабых грунтах в условиях тесной городской застройки строительство нового здания оказывает существенное влияние на деформацию основания под ранее возведенным зданиями. Дополнительная осадка (иногда даже трещины и перекосы) сильнее появляется в той части существующего здания, которая находится вблизи строящегося (нового) здания. Здесь расчетом проверяется влияния нового здания на основание старого и если необходимо, то принимается другой тип фундамента (для нового здания), при котором будет исключено влияние на основание существующего здания. Если переход на другой тип невозможен или нецелесообразен, то выполняется ограждение основания старого здания вдоль той стороны, с которой намечается строительство нового здания. Ограждение рекомендуется выполнять из шпунта, буронабивных свай или способом «стена в грунте». Ограждение в плане должно иметь достаточную длину, чтобы исключить влияние нового здания в обход ограждения. Для этого рекомендуется вывозить за контуры существующего здания не менее, чем на толщину слоя слабого сжимающего грунта. В вертикальном разрезе ограждение должно прорезать сжимаемую толщу в слабом грунте и входить в прочный грунт. Защита фундаментов от выветривания При восстановлении поверхности фундаментов принимают оштукатуривание цементным раствором (торкретирование) по подготовленной (зачищенной) боковой поверхности фундаментов или оштукатуривание по металлической сетке, укрепленной на боковой их поверхности. Если процессы выветривания захватили фундамент на всю толщину, необходимо либо зацементировать кладку, укрепив тем самым существующий фундамент, либо выполнить обойму, восстановив несущие функции фундамента. Цементация фундамента выполняется путем бурения с поверхности и из первого или подвального этажа в кладке фундамента скважин и нагнетания в них цементного раствора. Скважины бурят перфораторами или электродрелью диаметром 20–30мм на расстоянии 50см одна от другой на глубину приближенно равную 2/3 толщины фундамента. В скважины вставляют трубки диаметром 20–25мм, через которые нагнетают цементный раствор (под давлением 0,2–0,6МПа). Трубки в устьях скважин заделывают густым раствором на глубину 10см. Повышение прочности и уширение фундамента При реконструкции здания, когда существенно возрастают нагрузки на фундамент, а также когда в результате неравномерных осадок появляются трещины в здании и фундаменте, рекомендуется усилять фундамент выполнением обойм из бетона или железобетона. В старом фундаменте устраивают штрабы бурят шпуры, цилиндрическое отверстие Æ до 7,5м и глубиной до 5м, получаемая в результате бурения, в которые устанавливают закладные детали (балки, арматуру), обеспечивающие совместную работу старых фундаментов и обойм. Кроме того, в обоймах увеличивают арматуру, рассчитанную на обеспечение прочности стен в продольном направлении. Этим способом достигается также развитие опорной площади фундаментов, снижается давление на основание, а, следовательно, уменьшается осадки зданий. Для обеспечения совместной работы обоймы и фундамента обойму выполняют в траншеях. В отверстие, просверленные перфораторами или пробитые в старом фундаменте, вставляют стяжки. Сцепление бетона с кладкой обуславливается неровной боковой поверхностью кладки, очищенной и продутой сжатым воздухом. На рисунке показано усиление фундамента с одновременным увеличением опорной площади выполнением обоймы.  Увеличение площади подошвы кирпичного или бетонного фундамента 1 – железобетонная обойма; 2 – шпонки; 3 – продольная арматура; 4 – существующий ослабленный фундамент; 5 – щебень втрамбованный в грунт; 6 – стяжки. Если требуется расширить фундамент с обжатием основания под полосами расширения или выправить фундамент и стену, то рекомендуется следующая технология: в траншеях устраивают из сборных блоков или из монолитного бетона банкетки на утрамбованной щебеночной подготовке; пробивают отверстия сквозь фундамент и штрабы вдоль фундамента; устанавливают в отверстия металлические балки; вдоль фундамента бетонируют железобетонные балки или устраивают металлические; домкратами обжимают основание банкетками и, если требуется, выравнивают фундамент и стену; между домкратами устраивают бетонное заполнение; вынимают домкраты и омоноличивают конструкцию.   1 – существующий фундамент; 2 – бетонная банкетка; 3 – продольная железобетонная балка; 4 – поперечная металлическая балка; 5 – домкрат; 6 – щебень, втрамбованный в грунт; 7 – бетонное заполнение. Пример увеличения опорной площади отдельно стоящего железобетонного фундамента.  1 - существующий фундамент; 2 – арматура существующего фундамента; 3 – новая арматура; 4 – новый бетон; 5 – поверхности вырубки существующего фундамента При наличии в геологическом разрезе основания прочного слоя, пригодного для опирания на него свай, в проектах усиления фундаментов следует рассматривать вариант подведения свай под существующие фундаменты.  1 – свая; 2 – ростверк; 3 – домкрат, удаляемый перед обетонированием; 4 – подставки; 5 – балка; 6 – обетонирование; 7 – существующий фундамент; 8 – штрабы. Подведение под фундамент буронабивных свай Подведение свай вблизи стены чрезвычайно затрудняет работу. Для выполнения буронабивных свай необходимо, чтобы минимальное расстояние от свай до стены составляло не менее 2,5м. При этом поперечные балки получаются громоздкими, что осложняет их монтаж и вызывает большие расходы металла. Кроме того, бурение крупных скважин сопровождается сотрясением, а часто и увлажнением грунта, что может повлечь дополнительные осадки здания под нагрузкой. Внутри здания работы еще более осложняются из-за стесненности пространства и недопустимости нарушения технологических процессов, поэтому приходится применять также конструкции усиления, в которых стена подвешивается на консольные балки, и часть буронабивных свай работает на увеличенную нагрузку по сравнению с нагрузкой на существующие фундаменты. Зачастую забивка свай и бурение недопустимы по грунтовым условиям, по состоянию здания или по требованиям, исключающим шумы и вибрации. В этом случае применяются вдавливаемые сваи. Расположение свай может быть ближе к стене и даже под существующим фундаментом. Для этого надо сначала укрепить фундамент, а иногда и укрепить и стену, затем, отрывая последовательно шурфы под фундаментом (на 1,8–2м глубже их подошвы), подводить и вдавливать в грунт отрезки металлических труб, свариваемых одна с другой и заполняемых бетоном. Вдавливание производится домкратом. Иногда такие сваи вдавливают на глубину 25м. Преимуществом этих свай является возможность определить их несущую способность в процессе производства работ. Устройство буронабивных и вдавливаемых свай требует соединения этих свай со старым фундаментом, что выполняется либо с помощью металлических конструкций, вдавливаемых (вставляемых) в проемы и штрабы фундамента, либо с помощью железобетонных обойм. В последнее время начинают применяться для укрепления фундаментов буроинъекционные сваи, называемые корневидными. Для устройства этих свай нет необходимости выполнять большие земляные работы, пробивать вручную проемы и штрабы в старых фундаментах, зачищать боковую поверхность для сцепления нового бетона с материалом старого фундамента, расходовать стальной прокат. С поверхности земли и с уровня пола первого этажа или подвала бурят вертикально и наклонно через существующий фундамент скважины до опирания на прочный грунт. Диаметр скважины обычно 100–250мм.   Усиление фундаментов корневидными сваями: а – висячими; б – усиление фундамента сваями-стойками 1 – буроинъекционные (корневидные) сваи; 2 – фундамент; 3 – слабый грунт; 4 – прочный грунт. Этот вид укрепления фундаментов наиболее индустриален. Корневидные сваи особенно целесообразно применять для усиления старых фундаментов при реконструкции здания с увеличением нагрузок на фундамент, а также при опасности нарушения естественного основания глубокими выемками или подземными выработками около здания. В отличие от буронабивных свай, корневидные сваи бурят с помощью станков с малыми габаритами и массой, не нарушающими фундамент и грунт основания. Основные этапы обследования фундаментов зданий и сооружений:
Исходные данные включают в себя следующее: - материалы, обследования здания или сооружения и, в частности, фундаментов; - инженерно-геологические и топографические материалы по площадке; - общие чертежи существующего здания; - исполнительные чертежи фундаментов; - данные о нагрузках на фундаменты (исходя из нормативных документов); - материалы геодезических наблюдений; - намечаемые решения по реконструкции надфундаментной части здания; - данные о предельных деформациях фундаментов (исходя из эксплуатационных условий и требований). №3 |