нт. технология усиления сваями. Реконструкция фундаментов с помощью усиления сваями
 Скачать 185.13 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Новгородский государственный университет имени Ярослава Мудрого Политехнический институт. Кафедра строительного производства Реконструкция фундаментов с помощью усиления сваями Выполнил: ст. гр. 9072зу Абрамов Д.А. Принял: Зав. кафедрой Вареник А.С. Великий Новгород 2021г. Содержание 1. Общие сведения______________________________________________________________________3 2. Примеры объектов____________________________________________________________________4 3. Технология фирмы «Фундатор»_________________________________________________________5 4 Описание оборудования_______________________________________________________________ 8 5 Контроль качества, приёмка выполненных работ __________________________________________9 6 Мероприятия по технике безопасности и охране труда_____________________________________10 Список использованной литературы______________________________________________________12 1 Общие сведения Усиление фундаментов с помощью свай осуществляется путем устройства свай по контуру существующего фундамента или под ним. Такое усиление применяется при значительных и неравномерных осадках грунтов основания, при существенном увеличении нагрузок на фундаменты, для повышения устойчивости основания в случае приложения к фундаментам значительных горизонтальных сил и т. д. Выбор конструкции свай зависит от внутренних габаритов реконструируемого здания или сооружения, характера действующих нагрузок, конструкций усиливаемого фундамента, наличия соответствующего оборудования для производства свайных работ. Цельные сборные железобетонные сваи могут применяться, когда габариты цеха позволяют разместить крупногабаритную сваебойную технику и когда динамические нагрузки при забивке свай не приводят к повреждениям окружающих конструкций. При наличии вблизи зоны забивки свай несущих конструкций, неспособных выдержать значительные динамические нагрузки, возможно осуществить вдавливание цельных свай в грунт с помощью гидродомкратов. Эффективным средством усиления фундаментов, особенно при неравномерных деформациях сооружения, являются составные сборные сваи «Мега», которые не требуют больших габаритов помещения и включаются в работу сразу после вдавливания. Недостатком этих свай является достаточно высокая трудоемкость работ по их устройству, а также необходимость выполнения временного котлована под подошвой фундамента, что снижает его несущую способность в процессе усиления (рис. 1). При устройстве усиления сваями «Мега» конструкция существующего фундамента должна быть проверена на воспринятое усилия от реакции вдавливания. Для восприятия значительных растягивающих усилий применяют винтовые сваи. При усилении фундаментов используют также монолитные сваи различных типов: буронабивные сваи требуют громоздкого оборудования, однако могут применяться в любых грунтовых условиях, в том числе и тех, где забивные сваи неприменимы; пневмонабивные, виброштампованные сваи и сваи Страуса могут применяться в помещениях с ограниченной высотой и не требует сложного технологического оборудования. Первые два типа свай используют в любых гидрогеологических условиях, сваи Страуса можно применять только при отсутствии грунтовых вод.  Рисунок №1. Усиление фундамента с помощью свай Мега: 1 — усиливаемый фундамент; 2 — распределительный элемент; 3 — домкрат; 4 — подпорка; 5 — головной элемент; 6 — рядовой элемент; 7 — нижний элемент сваи. При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи, которые могут также просверливаться через существующий фундамент, используемый в этом случае как ростверк (рис. 2).  Рисунок №2. Усиление фундамента с помощью корневидных свай: 1 — усиливаемый фундамент; 2 — корневидные сваи. Вместо свай типа «Мега» могут применяться комбинированные металлические трубчатые сваи, погружаемые посекционно в грунт гидродомкратами. Их затем заполняют монолитным бетоном. Включение в работу существующего фундамента свай усиления выполняется с помощью монолитного плитного ростверка или распределительных балок, которые образуют со сваями рамную систему. 2 Примеры объектов Объект № 1 — жилой дом. При реконструкции здания, были выполнены работы по усилению фундаментов, устройству шпунтовой стенки. Усиление фундаментов производилось путем устройства ниш в старом фундаменте. Далее армировался ж/б ростверк, выставлялись закладные, а также технологические анкера. Были использованы трубобетонные сваи диаметром 146 мм и длиной 8 м. Расчетная нагрузка на сваи - 300 кН.  Объект № 2 — административное здание. Необходимость усиления фундаментов этого здания вызвана строительством нового объекта в непосредственной близости от существующего строения. Вследствие активизации процесса суффозии грунтов основания, спровоцированного новым строительством, произошли деформации секции здания. Было принято решение усилить существующие фундаменты здания. Из-за аварийного состояния секций, невозможности производить работы снаружи здания, развивающейся суффозии, высокого уровня грунтовых вод и наличия насыпных грунтов другие методы усиления оказались нецелесообразными. Была применена балочная схема усиления. Была выполнена система железобетонных балок, которые вводились внутрь, стен. По периметру секций был выполнен железобетонный ростверк с отверстиями под трубобетонные сваи. Затем были выполнены работы по вдавливанию свай d 146 мм общей длиной 8 м с расчетной нагрузкой 300 кН.  Объект №3 —медицинский центр. Деформации стен и других элементов дома произошли в результате суффозии грунтов основания, вызванной водами техногенного характера. Принятая балочная схема усиления с устройством монолитных железобетонных ростверков, заведенных в стены здания и последующим статическим задавливанием свай 140 мм и длиной 8.0 м с расчетной нагрузкой 250 кН, позволило приостановить деформации. Работы так же как и на объекте - № 2 производились из подвальной части дома без остановки эксплуатирования. При этом были полностью исключены дискомфорт и обычно сопровождающие строительные работы шумы от оборудования.  3 Технология фирмы "Фундатор" Усиление существующих фундаментов методом статического задавливания свай по технологии фирмы "Фундатор" в условиях плотной городской застройки. Последовательность проведения работ следующая. На первом этапе выполняются работы по устройству монолитного железобетонного ростверка (плиты), который предназначен для восприятия реактивного усилия при погружении свай. Проведения работ показали, что пристенный ростверк при задавливании сваи испытывает значительные нагрузки, поэтому для уменьшения нагрузок в местах расположения свай применяется конусообразная корзина. Далее замоноличиваются анкерные болты, к которым (после набора бетоном прочности) крепится установка для задавливания обсадной трубы. Труба диаметром до 200 мм погружается в грунт секциями длиной 1 м, которые соединяются сваркой. Место стыка усиливается специальной переходной манжетой, изготовленной из трубы меньшего диаметра. Первая секция снабжена конусообразным наконечником, предназначенным для снижения усилия, необходимого для проникновения сваи в толщу грунта и предотвращения попадания последнего в полость трубы. Задавливание секций производится до момента фиксации на манометре установки давления, превышающего в 1,2 раза расчетную несущую способность сваи.  Рисунок №3. Схема усиления фундамента с использованием железобетонного ростверка: 1 - установка для задавливания свай; 2 - стена; 3 - фундамент; 4 - трубобетонная свая; 5 - корзина; 6 - железобетонный ростверк.  Рисунок №4. Схема усиления фундамента из-под стены: 1 - стена; 2 - железобетонный ростверк; 3 - установка для задавливания свай; 4 - трубобетонная свая. После достижения расчетной глубины погружения полость трубы армируется одиночным стержнем или пространственным каркасом, и бетонируется. При этом обсадная труба остается в грунте (трубобетонная свая) или извлекается по мере заполнения полости бетоном (набивная железобетонная свая). Бетонирование ведется непрерывно, вплоть до заполнения технологического отверстия ростверка, через которое производилось задавливание обсадной трубы. Все большее распространение получает технология задавливания свай из-под стены здания для устройства подземных помещений под существующими, при этом трубобетонная свая входит в тело стены нового помещения (рис. 5).  Рисунок №5. Устройство нового помещения под существующим: 1 - стена; 2 - железобетонный ростверк; 3 - железобетонная стена; 4 - трубобетонная свая. Перечень выполняемых операций при работе: 1) устройство приямка; 2) прокладка рельсовых путей; 3) вкатывание установки под фундамент; 4) подача 1-го вдавливаемого элемента; 5) вдавливание 1-й секции; 6) подача 2-й секции; 7) устройство стыка между 1-й и 2-й секциями (на торец 1-й секции нанести слой цементного раствора состава 1:1, толщиной 0,5 - 1 см ); 8) вдавливание 2-й секции; 9) вдавливание 3-й и остальных секций; 10) выкатывание установки и извлечение ее из приямка; 11) монтаж последней секции составной сваи; 12) устройство сборного оголовка; 13) заполнение приямка грунтом с уплотнением.  Рисунок №6. План фундамента до реконструкции.  Рисунок №7. План усиленного фундамента после реконструкции. При применении данной технологии фундаменты из свай можно рассматривать как частный случай забивных свай, погружаемых без выемки грунта, соответственно и расчет несущей способности выполняется из этих условий. Основными преимуществами данной технологии являются: отсутствие динамических воздействий на грунт и здание; устройство свай без выемки грунта; контроль усилия нагружения каждой сваи; экологически чистый, бесшумный метод; возможность проведения работ в стесненных условиях внутри здания с помощью уникального малогабаритного оборудования; возможность включения свай в работу непосредственно после производства работ. Оборудование и технология позволяют: производить устройство набивных железобетонных свай диаметром 80-200 мм с несущей способностью до 300 кН (путем задавливания и последующего извлечения стальных труб с оставляемым нижним концом); устраивать трубобетонные сваи (металлическая труба, заполненная бетоном) с несущей способностью до 400 кН. Методом статического задавливания свай усилены фундаменты на 50 объектах Москвы, в том числе имеющие историко-архитектурное значение. 4 Описание оборудования Сваевдавливающая установка. Классическая сваевдавливающая установка состоит из опорной рамы, на которой монтируется зажимное устройство, фиксирующее сваю. Зажимное устройство соединено с опорной рамой направляющими и гидроцилиндрами прямого и обратного хода, что позволяет задавливать сваю, вставленную в зажимное устройство. Опорная рама установки анкеруется грузами для достижения необходимого веса установки. Гидравлические насосы для создания необходимого давления в установке монтируются на собственной отдельной раме, либо установка подключается к гидросистеме крана или другого оборудования, имеющегося на площадке. Схема работы сваевдавливающей установки на строительной площадке выглядит следующим образом: с помощью крана установку ставят на точку задавливания, установка анкеруется грузами, выполняют вручную выравнивание установки. Далее, краном подают сваю в зажимное устройство сваевдавливающей установки, производят захват сваи и ее вдаливание. Для перемещения установки на новую точку задавливания, с установки снимают анкерные грузы и процесс повторяется сначала. Существуют также установки, смонтированные на самоходном шасси. Такое решение позволяет быстрее перемещать установку на следующую точку задавливания, однако и для таких установок требуется наличие вспомогательного механизма - крана для подачи свай в зажимное устройство установки. Сваевдавливающие установки сочетают в себе преимущества метода задавливания сваи и относительно невысокую стоимость оборудования, однако существенным недостатком сваевдавливающих установок является необходимость в дополнительном оборудовании и длительный процесс подготовки к непосредственному вдавливанию сваи, включая ручное выравнивание установки, что предъявляет повышенные требования к подготовке строительной площадки для работы сваевдавливающей установки.  Рисунок №8. Сваевдавливающая машина. 5 Контроль качества, приемка выполненных работ Технический контроль качества работ на строительной площадке в процессе устройства свайных фундаментов производится на всех этапах непосредственно производителем работ совместно с представителем технической инспекции заказчика. Приемка свайных фундаментов производится комиссией в составе представителя заказчика, генподрядчика и производителя работ. На первом этапе производят приемку свайного поля с составлением исполнительного плана свайного поля. Приемочной комиссией представляют следующие документы: утвержденный рабочий проект, паспорта изготовленных свай и акты освидетельствования их при приемке, журналы погружения свай и сводные ведомости свай, акты геодезической разбивки и исполнительные планы свайных полей, данные статических испытаний свай. При выполнении свайных работ с применением способа вдавливания следует вести журнал погружения или устройства свай. При погружении свай вдавливанием необходимо контролировать следующие параметры процесса: усилия зажима и вдавливания, вертикальность установки сваи перед погружением и глубину погружения. Для контроля усилий зажима и вдавливания в гидравлических сваевдавливающих установках обычно применяют манометры, измеряющие по давлению масла в гидроцилиндрах зажима и вдавливания соответственно боковую и осевую нагрузку на погружаемую сваю. Манометры должны пройти метрологическую поверку и иметь дополнительную шкалу усилий (кН, или тс) или таблицу пересчета давлений в усилия. Для каждой погружаемой вдавливанием сваи необходимо вести непрерывный контроль усилия вдавливания и глубины погружения. Результаты измерений заносят в журнал свайных работ, после чего по ним строят графики зависимости усилия вдавливания от глубины погружения свай. При использовании самопишущих приборов для контроля усилия вдавливания графики не строят, а к журналу свайных работ прилагают диаграммную ленту прибора с записью изменения усилия вдавливания для каждой сваи. Контролю усилия вдавливания следует уделять особое внимание на стадии прохождения сваей слоев (прослоек) плотных грунтов и на конечной стадии погружения (10 - 20 см до проектной отметки). При прохождении плотных грунтов может оказаться, что сопротивление погружению превышает максимальное усилие вдавливания, которое обеспечивает установка. В этом случае погружение необходимо прекратить, извлечь сваю и применить один из способов снижения сопротивления погружению. На конечной стадии погружения усилие вдавливания следует измерять по возможности тщательно, чтобы с достаточной степенью точности оценить несущую способность погруженной сваи по конечному усилию вдавливания. 6 Мероприятия по технике безопасности и охране труда 1) Перед началом вдавливания свай ответственный за проведение работ должен получить разрешение на производство работ от организаций, эксплуатирующих подземные коммуникации. При наличии на строительных площадках таких коммуникаций к разрешению должна быть приложена схема (план) с указанием их расположения и глубины заложения. До начала работ следует установить знаки, указывающие места расположений подземных сооружений. При обнаружении во время погружения свай или бурения лидирующих скважин, не отмеченных на схеме (плане) подземных коммуникаций необходимо приостановить работу до выявления характера обнаруженных сооружений и получения дополнительного разрешения. 2) Вдавливание свай сваевдавливающей установкой необходимо выполнять под руководством начальника участка назначаемого приказом начальника строительной организации. На него возлагается ответственность за выполнение мероприятий по технике безопасности непосредственно на строительной площадке. 3) Все рабочие, независимо от профессии, должны пройти инструктаж по технике безопасности и приемам работ в установленном порядке. Рабочие к самостоятельной работе могут быть допущены после проверки знаний по технике безопасности и приемам работ. 4) Рабочие выполняющие свайные работы, должны иметь удостоверение текелажника-стропальщика. 5) До начала работ бригадир обязан проверить рабочее место бригады, осмотреть сваевдавливающую установку, убедиться в надежности креплений сборочных единиц, проверить состояние лебедок и тросов, автоматического управления, вспомогательного оборудования и инструментов. 6) В случае обнаружения неисправности в механизмах сваевдавливающих установок работы по погружению свай должны быть немедленно прекращены. 7) При перестановке, загрузке анкерными грузами, работе и передвижении сваевдавливающих установок по строительной площадке должны быть приняты меры против их опрокидывания. 8) Строповку сваи для загрузки в сваевдавливающую установку производить стропом, охватывающим сваю петлей “удавкой”. Подъем непосредственно за петли не допускается. Строп должен быть ровным, без узлов и перекрутки. Сваю следует стропить только в фиксированных точках. Запрещается поднимать сваи с неизвестным весом, оставлять сваю на весу, а также отрывать сваи, примерзшие к грунту. Все операции связанные с переводом свай в вертикальное положение, производить плавно, без рывков и ударов. Запрещается поднимать груз, вес которого превышает грузоподъемность крана, и посторонние грузы. Проверять техническое состояние грузоподъемных захватов анкерных грузов перед каждой строповкой. 9) Обслуживающий персонал сваевдавливающих установок обязан работать в защитных касках. 10) Все работы по вдавливанию свай должны начинаться только по сигналу оператора сваевдавливающей установки, а также убедившись в отсутствии на установке и в радиусе её действия посторонних лиц и обслуживающего персонала. Между оператором сваевдавливавщей установки и крановщиком должна быть установлена надежная сигнальная связь. Каждый сигнал должен иметь только одно значение и подаваться одним лицом. 11) При работе в ночное время должно быть обеспечено достаточное освещение. 12) Сваевдавливающие установки и модульные сваевдавливающие системы должны иметь надежное заземление. Запрещается работать при неисправном конечном выключателе. 13) При работе вблизи существующих зданий и сооружений в каждом конкретном случае проектом производства работ должны быть предусмотрены дополнительные мероприятия по безопасному ведению работ. Список используемой литературы Реконструкция зданий и сооружений. Учеб. пособие для строит. вузов. – М.: Высш. шк., 1991. – 352с. Под редакцией А.Л. Шагина. СП 22.13330.2011 Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83. СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85. СП 54.13330.2011 Здания жилые многоквартирные. Актуализированная редакция СНиП 31-01-2003. Технический регламент о безопасности зданий и сооружений. Технический регламент о безопасности машин и оборудования. Надстройка здания - это повышение этажности здания или его частей. Такой вид реконструкции является наиболее эффективным, поскольку в результате можно увеличить полезную площадь без расширения площади застройки. Устройство подземного помещения под существующим зданием - данный вид реконструкции получает все большее распространение при устройстве подземных автостоянок, спортивных комплексов, различных видов бытовых помещений и т.д. Пристройки являются добавлением к существующим жилым зданиям или новым строительным комплексам. Вставки между жилыми домами помогают получить дополнительные объемы как по жилым, так и нежилым помещениям. Устройство подземного помещения в непосредственной близости от существующего здания. Практически при любом из вышеперечисленных способов реконструкции необходимо усиление фундаментов как реконструируемых, так и зданий, расположенных в непосредственной близости от существующих. С 1997 года специализированная фирма «Фундатор» выполняет работы по усилению фундаментов методом статического задавливания свай, который наиболее хорошо зарекомендовал себя в условиях плотной городской застройки и при реконструкции зданий, имеющих историко-архитектурное значение. Опыт использования технологии статического задавливания свай на объектах Москвы показал, что отсутствует возможность разработки типовых схем усиления фундаментов. Схемы усиления должны приниматься в каждом конкретном случае в зависимости от нагрузок на фундаменты, наличия подвала и других подземных сооружений, инженерно-геологических и гидрогеологических условий и др., однако на практике наибольшее распространение получили две технологические схемы усиления фундаментов: с использованием пристенных монолитных железобетонных ростверков (рис. 59) и из-под стены здания (рис. 60).
Последовательность проведения работ следующая. На первом этапе выполняются работы по устройству монолитного железобетонного ростверка (плиты), который предназначен для восприятия реактивного усилия при погружении свай. Проведения работ показали, что пристенный ростверк при задавливании сваи испытывает значительные нагрузки, поэтому для уменьшения нагрузок в местах расположения свай применяется конусообразная корзина. Далее замоноличиваются анкерные болты, к которым (после набора бетоном прочности) крепится установка для задавливания обсадной трубы. Труба диаметром до 200 мм погружается в грунт секциями длиной 1 м, которые соединяются сваркой. Место стыка усиливается специальной переходной манжетой, изготовленной из трубы меньшего диаметра. Первая секция снабжена конусообразным наконечником, предназначенным для снижения усилия, необходимого для проникновения сваи в толщу грунта и предотвращения попадания последнего в полость трубы. Задавливание секций производится до момента фиксации на манометре установки давления, превышающего в 1,2 раза расчетную несущую способность сваи. После достижения расчетной глубины погружения полость трубы армируется одиночным стержнем или пространственным каркасом, и бетонируется. При этом обсадная труба остается в грунте (трубобетонная свая) или извлекается по мере заполнения полости бетоном (набивная железобетонная свая). Бетонирование ведется непрерывно, вплоть до заполнения технологического отверстия ростверка, через которое производилось задавливание обсадной трубы. Все большее распространение получает технология задавливания свай из-под стены здания для устройства подземных помещений под существующими, при этом трубобетонная свая входит в тело стены нового помещения (рис. 61).  Рис. 61. Устройство нового помещения под существующим: 1 - стена; 2 - железобетонный ростверк; 3 - железобетонная стена; 4 - трубобетонная свая При применении данной технологии фундаменты из свай можно рассматривать как частный случай забивных свай, погружаемых без выемки грунта, соответственно и расчет несущей способности выполняется из этих условий. Основными преимуществами данной технологии являются: отсутствие динамических воздействий на грунт и здание; устройство свай без выемки грунта; контроль усилия нагружения каждой сваи; экологически чистый, бесшумный метод; возможность проведения работ в стесненных условиях внутри здания с помощью уникального малогабаритного оборудования; возможность включения свай в работу непосредственно после производства работ.  Рис. 62. Свайно-плитный фундамент: 1 - установка; 2 - трубоботонная свая; 3 - корзина; 4 - железобетонная плита Оборудование и технология позволяют: производить устройство набивных железобетонных свай диаметром 80-200 мм с несущей способностью до 300 кН (путем задавливания и последующего извлечения стальных труб с оставляемым нижним концом); устраивать трубобетонные сваи (металлическая труба, заполненная бетоном) с несущей способностью до 400 кН. Методом статического задавливания свай усилены фундаменты на 50 объектах Москвы, в том числе имеющие историко-архитектурное значение. Данный метод можно применять не только при реконструкции, но и при устройстве фундаментов под вновь строящиеся здания (рис. 62). В настоящее время специализированная фирма «Фундатор» помимо метода статического задавливания свай освоила и другие способы усиления фундаментов - это устройство буроинъекционных, буронабивных свай и закрепление грунтов основания цементацией и зачастую эти способы применяются в той или ной комбинации. Кроме непосредственного производства строительно-монтажных работ фирма занимается проектированием усиления фундаментов, т.е. осуществляет весь комплекс работ от проекта до сдачи «под ключ», что сокращает сроки и соответственно экономит средства заказчиков. |
