Реконструкция фундаментов
 Скачать 0.67 Mb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации Московский Государственный Строительный Университет Кафедра: Промышленное и гражданское строительствоРеферат На тему: «Реконструкция фундаментов» Выполнил: Саратов 2011 СОДЕРЖАНИЕ ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………….……3 ПОВЫШЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕНТОЧНЫХ И СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ…………………………………….……..…5 Усиление ленточных фундаментов бетонными обоймами……………………………………………………………………5 Усиление фундамента с обжатием основания элементами уширения……………………………………………….6 Способы подведения конструкций под фундаменты….7 Усиление фундамента вдавливанием блоков с односторонним скосом………………………………………………...7 переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные……………………………………………….8 Усиление фундаментов выносными спаями……………....10 Усиление ленточного фундамента с помощью выносных залавливаемых свай………………………………….11 Усиление фундаментов набивными сваями, выполненными методом винтового продавливания…...12 Удаление части фундамента ниже пола подвала………14 Усиление фундаментов способом «стена в грунте»………15 Усиление существующих фундаментов с помощью буроинъекциоиных свай………………………………………………...16 Технология изготовления буроинъекциониых свай………..18 СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………...……………………….....20 ВВЕДЕНИЕ Для эффективного содержания фундаментов специалистам нужно знать нормативные эксплуатационные требования к ним, указанные в СНиПе, и возможные конструктивные их решения (по учебникам), а также характеристику фундаментов здания согласно его проекту. Все эти сведения можно свести в несколько групп: о реальных воздействиях на фундаменты — о величине и характере нагрузок, о структуре, прочности и влажности оснований, об атмосферных осадках и грунтовых водах, их глубине залегания и агрессивности, об опасности пучения грунтов, а также о требованиях к глубине заложения фундаментов; об особенностях конкретных вариантов решений фундаментов— ленточных, столбчатых, сплошных, свайных и др. применительно к данным гидрогеологическим и климатическим условиям; об эксплуатационных требованиях к фундаментам — их прочности, устойчивости, глубине заложения с учетом нагрузок, несущей способности грунтов, уровне грунтовых вод и глубине промерзания, а также о мерах защиты фундаментов от атмосферных осадков и грунтовых вод, особенно если они агрессивны, от морозного пучения; об элементах фундаментов, удовлетворяющих предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям,— о несущем элементе, который должен быть заглублен с учетом прочности грунтов, величины нагрузок, наличия грунтовых вод и глубины промерзания, а также о наличии гидроизоляции, отмостки и др. Необходимо уметь в итоге построить структурную схему фундамента в общем виде (см. рис. 1) с обозначением на ней всех воздействующих факторов и сочетанием конструктивных элементов.  Рис. 1.1 Структурная схема фундамента Воздействия на фундаменты: 1— грунта и грунтовых вод; 2 — промерзания и пучения; 3 — атмосферных осадков; 4 — нагрузок Конструктивные элементы фундаментов: / — горизонтальная гидроизоляция; // — несущие элементы; III — вертикальная гидроизоляция и ее защита; IV —- горизонтальная гидроизоляция в полу и фундаменте; V— дренаж; VI— основание (естественное или искусственное) Нужно также изучить характеристику грунтов и конструктивное решение фундамента эксплуатируемого здания с учетом гидрогеологических, климатических и других особенностей. Пользуясь перечисленными сведениями о фундаментах, ответственный за эксплуатацию здания производит квалифицированную экспертизу и дает техническую оценку «своему» фундаменту. Он должен выявить, насколько последний отвечает своему назначению, в какой мере в проекте и при строительстве правильно и всесторонне учтены предъявленные к фундаментам эксплуатационные требования и как они реализованы: насколько рационально выбран тип фундамента, его материал, размеры, заглубление, а также сколь эффективно решена защита его от атмосферных осадков и грунтовых вод. Если итоги такого анализа положительны — значит, фундамент спроектирован и построен с учетом всех предъявленных к нему требований и местных условий и находится в исправном состоянии. Если же будут выявлены недостатки и ошибки, допущенные в проекте или при строительстве здания, то их надо тщательно изучить, чтобы своевременно устранить или предотвратить их развитие. В ходе эксплуатации нужно осуществлять постоянный уход за фундаментами: не допускать срезки или подсыпки грунта вокруг здания; сохранять в исправном состоянии отмостку; исключать скопления воды у здания, а тем более подтопление фундамента; проводить другие меры, предусмотренные инструкцией по эксплуатации. Особенно опасен обильный полив зеленых насаждений вблизи зданий (без организованного отвода воды), ибо нередко это приводит к повышению уровня грунтовых вод и изменению условий работы основания, а вслед за ним и фундамента. Должна быть обеспечена сохранность фундаментов, если рядом с ними ведутся земляные работы, при постройке рядом нового здания или устройстве котлованов для иных целей. Чтобы исключить одностороннее боковое давление грунта на фундамент и его разрушение, надо его оградить, например шпунтовой стенкой. По той же причине нельзя допускать складирования у стен здания тяжелого оборудования и материалов. При раскрытии сооружения в связи с ремонтными работами, если под фундаментами залегают пучинистые грунты, нужно предотвратить их промерзание и пучение, временно утеплив фундаменты. Опыт показывает, что нарушение условий сохранности фундаментов приводит к разрушению зданий после многих лет нормальной их службы. При необходимости надо произвести текущий ремонт для защиты фундаментов от разрушения или поставить здание на капитальный ремонт для их усиления. Нередко причиной деформаций фундаментов и вышележащих частей здания являются силы морозного пучения, которые могут возникнуть при определенных условиях как в период строительства, так и через много лет после сдачи зданий в эксплуатацию. Эти условия можно и нужно исключить: срезку грунта вокруг зданий, замену его легкопромерзающим, например каменным материалом, бетоном, увлажнение грунтов вокруг зданий и под фундаментами. Силы морозного пучения подразделяются на касательные, возникающие при смерзании пучинистого грунта со стенками фундамента, и нормальные, возникающие при замерзании пучинистого грунта под подошвой фундамента и действующие на него снизу вверх; они обусловлены силами кристаллизации льда при переходе воды в лед. Увеличиваются в объеме только влажные грунты, а влагу, как известно, удерживают и пыле-ватые грунты. Следовательно, под морозным пучением грунтов понимается их свойство (при определенном сочетании гидрогеологических условий в пределах слоя сезонного промерзания) увеличиваться в объеме под действием сил кристаллизации льда при фазовых превращениях содержащейся в грунте и дополнительно подсасываемой воды к кристаллам льда. Проявляется это свойство в неравномерном поднятии грунта и фундаментов из-за образования ледовых включений. Выпучивание фундаментов зданий в период их эксплуатации объясняется следующими факторами: содержанием в грунте, в зоне сезонного промерзания, более 30 % (по массе) пылеватых частиц диаметром от 0,5 до 0,005 мм; промерзанием грунтов в зоне основания фундаментов; наличием влаги в грунте; превышением сил пучения над давлением вышележащих частей здания; неправильной конструкцией фундамента — невыполнением в ходе строительства противопучинных мероприятий (безанкерная конструкция фундамента, отсутствие обмазки, исключающей смерзание грунта со стенками фундамента, и др.). При промерзании грунта можно выделить три слоя: сверху — замерзающий грунт, снизу — талый и между ними — переходный, динамический слой. Эта система в холодное время года находится в движении и изменяется в зависимости от притока холода сверху. Во втором — переходном — слое протекают фазовые изменения воды и возникают силы морозного пучения, опасные для фундаментов. Еще более опасно опускание зоны промерзания ниже подошвы фундамента, так как нагрузку на подошву фундамента с промерзшей зоны определяют по площади, ограниченной линиями под 45°. ПОВЫШЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЛЕНТОЧНЫХ И СТОЛБЧАТЫХ ФУНДАМЕНТОВ Наиболее распространенные методы повышения несущей способности ленточных и столбчатых фундаментов: устройство обойм без уширения и с уширением подошвы фундамента; подведение под существующие фундаменты плит, стен и столбов; подведение новых фундаментов с полной разборкой старых; усиление забивными и набивными сваями; усиление корневидными и буроинъекционными сваями; усиление способом «стена в грунте». Способ повышения несущей способности фундаментов выбирают в зависимости от величины и характера нагрузок, инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки и конструктивных особенностей фундаментов и всего здания в целом. Широкое распространение получило усиление железобетонными обоймами (рис. 1), устраиваемыми без углубления фундамента, как без увеличения площади подошвы, так и с ее уширением. При устройстве обойм фундамент не углубляют. Устройство обойм возможно как на всю высоту фундамента, так и на меньшую высоту. Обоймы могут быть бетонные и железобетонные. Наиболее надежны железобетонные обоймы, которые схватывают усиливаемый фундамент со всех сторон, плотно обжимая его при усадке бетона. Перед устройством железобетонных обойм подготавливают поверхность старого фундамента. Для лучшего сцепления обоймы с фундаментом поверхность последнего обрабатывают с целью придания ей шероховатости. Для этого на поверхности фундамента с помощью перфоратора делают насечки. При необходимости дополнительного усиления сцепления обоймы с фундаментом ее анкеруют путем устройства шпуров с помощью перфораторов. В просверленные шпуры вставляют анкерные стержни. В ленточных фундаментах противоположные стенки обоймы крепят друг к другу анкерами или поперечными балками. Обойма может выполняться в виде подбетонки по краям обреза фундамента на 20—30 см с каждой стороны. При этом заполняются неровности и углубления в самом фундаменте. Для уменьшения дополнительных осадок фундаменты следует уширять путем искусственного обжатия перед тем, как оно будет окончательно соединено со старым фундаментом. Обжатие основания производят клиньями или домкратами. Съему домкратов предшествует установка распорок и их расклинивание, после чего бетонируют обоймы.  1. Усиление ленточных фундаментов бетонными обоймами а —обойма у подошвы; б —трапецеидальная обойма на всю высоту фунда-мента; в — прямоугольная обойма на всю высоту фундамента- 1 —усиляемый фундамент; 2--обойма; 3 — штрабы в кладке; 4 — металлическая балка  2. Усиление фундамента с обжатием основания элементами уширения а — вдавливание элементов уширения под подошву фундамента; б — фундамент после уширения; 1 — существующий фундамент; 2 —колонна; 3— подкосы; 4 — рама; 5— котлован; 6 — упорная конструкция; 7 — домкрат: 8 — элементы ушнрения; 9— железобетонная обойма; 10 — обжатое основание Обжатие грунта перед уширением обеспечивает немедленное включение в работу уширенной части фундамента. Обжатие основания можно проводить путем задавливания под подошву элементов уширения (балок, плит) с помощью домкратов (рис. 2). Фундамент с помощью подкосов и рамы разгружают. Далее вокруг фундамента разрабатывают грунт ниже подошвы фундамента, размещают на дне выработки элементы уширения и упорные конструкции. Между элементами уширения и упорными конструкциями с обеих сторон устанавливают домкраты, с помощью которых одновременно навстречу друг другу задавливают элементы уширения под подошву фундамента статической нагрузкой на расстояние, меньшее ширины фундамента. После вдавливания элементов уширения домкраты снимают и производят обратную засыпку, Задавливаемые элементы имеют скошенный лидирующий торец с углом а«р. Грунт вокруг фундамента разрабатывают на глубину, равную высоте вдавливаемых элементов, и на ширину, достаточную для размещения этих элементов и оборудования для вдавливания. Этот способ обеспечивает уплотнение грунта под подошвой фундамента и трансформирует эпюру контактных напряжений. Для усиления фундамента может быть использован способ, основанный на вдавливании под края подошвы фундамента блоков с односторонним скосом (рис. 3). После разработки грунта до уровня подошвы фундамента вокруг фундамента устанавливают блоки с односторонним скосом в нижней части и с уступом в верхней. Перед вдавливанием блоки устанавливают на клинья, которые выполняют роль вспомогательных приспособлений для сохранения устойчивости блоков в начальной стадии вдавливания. На подколеннике или колонне закрепляется упорная конструкция для восприятия реактивных усилий от гидравлических домкратов, с помощью которых блоки вдавливаются в грунт. Когда уступы блоков займут положение на 3—5 см ниже подошвы фундамента, вдавливание прекращают и демонтируют приспособления, используемые при вдавливании. После этого устанавливают приспособления для горизонтального стягивания блоков. Поверхность уступов блоков покрывают слоем раствора и стягивают блоки до их соприкосновения с боковыми гранями усиляемого фундамента. При стягивании уступ заходит под подошву фундамента, а слой раствора способствует надежному сопряжению блока с фундаментом. Вместо приспособлений для горизонтального стягивания блоков могут быть использованы гидравлические домкраты, устанавливаемые в горизонтальном положении на дне котлована. После окончания работ приспособления демонтируют и производят обратную засыпку грунта. В описанных способах задавливаемые элементы и блоки для повышения надежности могут быть сопряжены с существующим фундаментом железобетонной обоймой.  3. Способы подведения конструкций под фундаменты с —отдельные столбы; б —сплошные стены; в —столбы с шахматным расположением; г — железобетонные плиты; 1 — фундамент; 2 —столб; 3— шурф; 4 — сплошная стена; 5 — плнта; в —арматурный каркас Применение способов усиления фундаментов путем вдавливания элементов под подошву фундамента обеспечивает простоту работ при одновременном обжатии основания и исключении мокрых процессов. Фундаменты мелкого заложения можно усиливать уширяя и углубляя их путем подведения конструктивных элементов под существующие фундаменты. Такими элементами могут быть плиты, столбы или сплошные стены (рис. 4). Для *уширения фундамента без значительного увеличения его глубины под подошву существующего фундамента подводят железобетонные плиты. На участках длиной 1—2 м грунт под фундаментом откапывают и на месте изготовляют железобетонную монолитную плиту или монтируют заготовленные сборные железобетонные элементы. После обжатия грунта в основании гидравлическими домкратами промежуток между плитой и подошвой старого фундамента заполняют бетоном, тщательно уплотняя его вибраторами.  4. Усиление фундамента вдавливанием блоков с односторонним скосом а — подготовка блоков к вдавливанию; б — вдавливание блоков с односторонним скосом в основание фундамента; в —заводка блоков с односторонним скосом под подошву фундамента; г — фундамент после усиления; / — существующий фундамент; 2 — блок с односторонним скосом; 3 — клинья; 4 — колонна; 5— упорная конструкция; 6 — гидравлический домкрат; 7 —котлован; 8 — раствор; 9 — приспособление для горизонтального стягивания блоков; 10— бетон;11— железобетонная обойиа; 12-— обжатое основание Иногда под существующий фундамент подводят снизу отдельные столбы, которые располагают по линии или в шахматном порядке на определенном расстоянии один от другого. Отдельные столбы применяют в тех случаях, когда на небольшой глубине (1,5—4 м) залегает слой прочного грунта. При недостаточной несущей способности основания, необходимости устройства подвалов, а также строительства вблизи сооружений под фундамент необходимо подводить сплошную стену. Подводка сплошной стены может осуществляться с одновременным увеличением площади подошвы фундамента и глубины его заложения или только с изменением глубины. Углубление фундаментов и подводку столбов, как правило, выполняют только в сухих и маловлажных грунтах. Основные приемы подводки новых фундаментов сводятся к следующему. Весь ленточный фундамент разбивают на отдельные захватки длиной 1—3 м. Очередность бетонирования по захваткам должна быть не последовательной— один участок за другим, а с интервалом в несколько участков при постоянном продвижении в одном направлении. Направление подводки выбирают, начиная с наиболее слабых участков и мест, наиболее ослабленных проемами. Отдельные столбы и сплошную стену при подводке фундаментов устраивают в следующем порядке. Вначале разрабатывают шурф с наружной стороны фундамента. Ширина шурфа должна быть такой, чтобы удобно было выполнять работы по проходке шахты под фундаментом. После крепления стенок шурфа устанавливают опорную раму. Стенки крепят одновременно с разработкой грунта. Затем разрабатывают шахту под фундаментом с таким расчетом, чтобы в каждой очереди уменьшение площади передачи нагрузки на грунт от всего сооружения было не более 20 %. Далее разбивают нижнюю часть фундамента и удаляют грунт, служивший основанием старого фундамента. После разборки всего старого фундамента и разработки грунта до проектной отметки приступают к устройству нового фундамента, снимая крепление снизу вверх. При усилении столбчатых фундаментов возможно переустройство этих фундаментов в ленточные, а ленточные — в плитные. Такие случаи возникают при значительных неравномерных деформациях основания, изменении нагрузок, установке нового технологического оборудования, изменении конструктивной схемы здания и др. Для переустройства столбчатого фундамента в ленточный (рис. 5) между существующими фундаментами устраивают железобетонную стену в виде перемычки. Нижнюю часть перемычки подводят под подошву существующего столбчатого фундамента. Перемычка охватывает подколонник железобетонной обоймой. Для повышения несущей способности нижняя часть перемычки может выполняться уширенной. При необходимости устройства подвала перемычку делают на всю высоту столбчатых фундаментов. Арматуру устанавливают таким образом, чтобы во вновь образованном ленточном фундаменте все перемычки работали совместно. Для этой цели арматурные стержни перепускают у подколонника из одной перемычки в другую, а понизу арматурные каркасы заводят под подошву существующих фундаментов. Для лучшего сопряжения перемычки на существующих фундаментах делают насечку и штрабы, а также оголяют арматуру для приварки арматуры перемычки. Ленточные фундаменты переустраивают в плитные путем подведения концов плит под ленточный фундамент. Плиты между лентами объединяют обоймами, проходящими через отверстия, пробитые в нижней части стены ленточного фундамента. Через 3—4 м плиты между лентами объединяют железобетонными перемычками, проходящими под подошвами ленточных фундаментов. Возможно увеличение несущей способности за счет переустройства столбчатых фундаментов в перекрестно-ленточные и плитные, а также перекрестно-ленточные в плитные. Сплошную фундаментную плиту можно подготовить под здание с помощью металлических выпусков консолей, которые пропускают через стены фундаментов. К консолям приваривают арматуру железобетонной плиты. Отверстия в стенах для заделки консолей пробивают с чередованием через одно. После заведения консолей в отверстия последние заделывают бетоном с тщательным уплотнением. Пробивку группы отверстий, установку в них консолей и омоноли-чивание бетоном проводят без перерыва, в течение одной смены. После омоноличивания всех консолей на отдельном участке выполняют армирование и бетонирование плиты.  5. Схема переустройства столбчатых фундаментов в ленточные (а) и ленточных в плитные (б) / — столбчатый фундамент; 2 — железобетонная перемычка; 3 — арматурные каркасы; 4 — уширенная часть железобетонной перемычки; 5 — ленточный фундамент; 6 — отверстия в ленточном фундаменте; 7 — подводимая плита; 8 — пропуска плиты под ленточным фундаментом Для увеличения несущей способности фундаментов можно использовать глубоко залегающие прочные грунты. В этом случае для передачи нагрузки от здания используют различные сваи. Этот способ особенно оправдан при высоком уровне грунтовых вод. Усиление фундаментов сваями проводят способами: пересадкой фундамента на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента. Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи могут устраиваться как с каждой стороны ленточного фундамента, так и с одной его стороны (консольно-рычажные системы) (рис. 6). Для пересадки столбчатых фундаментов сваи могут располагаться но периметру вокруг фундамента или с двух противоположных сторон. Сваи, подводимые под подошву фундамента, можно располагать в один, несколько рядов или кустами в зависимости от конструкции фундамента. Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента, — ври низком. Головы свай с усиливаемым фундаментом соединяют ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов). Если усиливаемые фундаменты не имеют достаточной прочности, то их укрепляют обвязочными балками, проходящими через фундамент. Длину свай устанавливают в зависимости от характеристик грунтов и нагрузок на фундамент.  |