Усиление фундаментов обоймами без уширения подошвы фундамента представляет собой эффективный метод повышения несущей способности и устойчивости строительных конструкций. Этот подход позволяет избежать значительных земляных работ и уменьшает воздействие на окружающую среду, что особенно важно в условиях ограниченного пространства и при близком расположении других зданий.
Использование обойм обеспечивает равномерное распределение нагрузок по площади фундамента и минимизирует возможность возникновения трещин и деформаций. Такой метод также может быть применен для восстановления функциональности существующих объектов, что делает его востребованным в современных строительных и реконструкционных проектах.
Ремонт и усиление фундаментов
Новицкий, О. В. Укрепление и восстановление фундаментов / О. В. Новицкий. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2019. — № 49 (287). — С. 227-230. — URL: https://moluch.ru/archive/287/64817/ (дата обращения: 27.12.2024).
В статье рассматриваются вопросы восстановления и укрепления фундаментов, а также анализируются методы их усиления.
Ключевые слова: восстановление, укрепление, фундамент, ремонт.
Сколько прослужит жилое здание и будет ли оно соответствовать назначению зависит от основания и фундамента. Иногда возникает необходимость для его переустройства. Например, если возрастает нагрузка на существующий фундамент или изменяется его функциональное назначение.
Фундамент представляет собой опорную строительную структуру, которая является частью здания или сооружения и отвечает за распределение всей нагрузки по основаниям.
Фундамент — это система, которая считается сложной в проектировании и предсказании ее работы в ходе эксплуатации.
На практике выяснилось, что укрепить готовый фундамент гораздо сложнее чем спроектировать новый. Происходит это потому, что необходимо учитывать условия эксплуатации. Ремонтируя и укрепляя фундамент необходимо учитывать разнообразие проявлений деформации зданий и сооружений. Этот процесс трудоемкий, тяжелый и ответственный.
Факторы, способствующие повреждению или разрушению оснований:
– Природные (подземные воды, холодные температуры, консолидация грунта)
– Антропогенные (неравномерное распределение нагрузки на основание, изменение структуры грунта, загрязнение почвы).
Для того, чтобы предотвратить аварийную деформацию зданий, чаще всего приходится увеличивать площадь подошвы фундаментов.
Основные работы при ремонте и усилении фундамента:
– усиление оснований и фундаментов;
– уширение подошвы фундаментов;
– повышение уровня заложения;
– полная или частичная их замена.
Методы усиления фундаментов
- При незначительном износе применяется метод устройства защитных растворных рубашек. В уже существующую кладку заделывают металлические анкеры соблюдая шахматный порядок через 0,5 м. Далее к ним крепят арматурную сетку и наносят раствор.
- При усилении фундаментов эффективно применять корневидные сваи (буроинъекционными) — это позволяет работать без разработки котлована, обнажения фундамента, а также не нарушая структуру грунта у основания. При этом способе усиления здания используется так называемый подпорок — жестких корней в грунте, который переносит большую часть нагрузки на плотный слой грунта.
- Так же можно использовать способ «стена в грунте». Он хорошо подойдет если работы производятся недалеко от зданий и в сложных грунтовых условиях. Если условия строительства вызывают сложности, то при усилении фундамента можно комбинировать два способа «стена в грунте» и устройство набивных и корневидных свай.
- При необходимости углубления фундамента применяют монолитный бетон. Сначала фундамент необходимо разгрузить, далее отрывают шурфы на 0,7. 1 м ниже, чем подошва фундамента, а затем стенки закрепляют щитами. К передней стенке устанавливают раму. В колодец заливают бетон, с дальнейшим обжатием основания. Далее зазор бетонируется.
- Усиление с помощью железобетонных опускных колодцев. Этот способ не требует разгрузки фундамента и может иметь любые габариты. Размер колодца должен быть больше подошвы фундамента (15–20 см.). Его опускают по наружному периметру стен, не нарушая фундамент и заключают в обойму. После этого траншея послойно засыпается песком или грунтом.
- Берлинов М. В. Основания и фундаменты / М. В. Берлинов. — СПб: Издательство «Лань», 2011. — 320 с.
- Леденев В. И. Усиление конструкций при реконструкции / В. И. Леденев В. В. Леденев. — Тамбов: ТИХМ, 1991. — 104 с.
- Мурсалова Д. Р. Усиление фундаментов и грунтов оснований зданий // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электр. сб. ст. по мат. XLI междунар. студ. науч.-практ. конф. № 1(41).
- Швец В. Б. Усиление и реконструкция фундаментов / В. Б. Швец, В. И. Феклин, Л. К. Гинзбург. — М.: Стройиздат, 1985. — 240 с.
- реконструкция с приспособлением для современного использования исторических зданий;
- увеличение нагрузки на фундаменты (надстройка, перепланировка, размещение технологического оборудования и т.п.);
- изменение напряженно-деформированного состояния грунтового массива (изменение гидрогеологических условий площадки, попадание в зону негативного влияния при разработке котлованов, строительстве подпорных стен и т.п.).
На рисунке 4 представлены два варианта устройства железобетонной обоймы — двусторонней (рис.4, а) и односторонней (рис. 4, б).
Рис. 1. Усиление бутовых фундаментов путем устройства железобетонной обоймы: а-двусторонней, б-односторонней:1-бутовый фундамент, 2-анкер, 3-арматурная сетка, 4-опалубка, 5-бетонная смесь.
Рис. 2. Укрепление оснований с помощью буроинъекционных свай: 1-основание, 2-буроинъекционные сваи, 3-стена
Рис. 3. Углубление фундамента отдельными блоками: 1-стена, 2-фундамент, 3-забирки, 4-домкрат, 5-бетонный блок, 6-деревянная рама, 7-инвентарные щиты
Рис. 4. Усиление фундаментов с помощью опускного колодца: а-установка колодца в приямке на опоры, б-колодец в проектном положении:1-фундамент, 2-опускной колодец, 3-обжимаемое основание, 4-котлован.
Ремонтируя фундамент иногда необходимо его заменить. Так как существующие методы усиления не могут обеспечить требуемую несущую способность или выполнить работы не предоставляется возможности. Когда необходимо заменить фундамент:
– Если нагрузка возрастает (предстоит надстройка здания, осадка здания);
– Если требуется провести подземные коммуникации, такие как коллектор, ниже уровня основания существующего строения и в непосредственной близости к нему.
Замена фундаментов делится на два этапа:
– Первый этап (подготовительный). В него входят мероприятия, которые обеспечат зданиям устойчивость при выполнении работ на втором этапе.
– Второй этап заключается в устройстве котлованов и траншей, разработке старого и устройстве нового фундамента, а также сопутствующие работы. Перекладка чаще всего происходит на отдельных участках длиной 1,5…2 м. Выполняется не раньше 7 суток, после окончания работы на предыдущих смежных участках. Сначала выполняются работы по перекладке самых слабых участков.
При необходимости заменить фундамент производят отрывку шурфов и одновременно надежно закрепляют их стенки. Используя отбойные молотки разбирают буровой фундамент. Но если кладка расслоилась приходится работать вручную. Далее выкладывается новый фундамент.
Следующим этапом укладывается гидроизоляционный слой, который соединяется с гидроизоляцией соседних фрагментов фундамента. Промежуток между новым фундаментом и стеновой кладкой заполняется кирпичом, а горизонтальный шов надежно заполняется полусухим цементным раствором. Затем выполняется обратная засыпка шурфа, которую впоследствии трамбуют по слоям грунтом.
Литература:
Основные термины (генерируются автоматически): усиление фундаментов, фундамент, грунт, железобетонная обойма, подошва фундамента, работа, структура грунта, усиление фундамента.
Усиление фундаментов
Мероприятия по усилению фундаментов зданий выполняются для ремонта поврежденных конструкций, восстановления или повышения несущей способности фундаментов.
Вывешенные на временные сваи GEOIZOL-MP кирпичные колонны перед устройством новых фундаментов. Александровский дворец, ГМЗ «Царское Село»
Стандартные случаи, когда требуется усиление оснований:
Конкретное техническое решение по усилению принимается с учетом состояния существующих фундаментов и основания, надземных конструкций здания, номинальных и планируемых нагрузок, наличия иных негативных факторов, влияющих на подземные конструкции.
Усиление основания колонны
Ниже приведены методы усиления фундаментов, применяемые инженерами «ГЕОИЗОЛ Проект». Описанные технические решения могут применяться как самостоятельно, так и в сочетании друг с другом.
Цементация пустот кладки фундамента
Используется для восстановления функциональности фундамента при его небольших повреждениях. На фундамент не оказывается дополнительной нагрузки.
Схемы инъекционного закрепления бутовых фундаментов с заполнением зоны «фундамент – грунт»
Инъекционный раствор нагнетается в тело фундамента под давлением с заполнением пустот и полостей в швах кладки. Дополнительно инъектируется контактная зона «фундамент – грунт» под подошвой фундамента. Решение может выполняться в комплексе с цементацией основания.
Как правило данное техническое решение применяется для бутовых фундаментов, для чего используется цементно-известковый раствор.
Бурение шпуров в исторической бутовой кладке перед инъектирвоанием
В просверленные отверстия (шпуры) в основании фундамента устанавливаются инъекционные трубки, через которые под давлением 0,2 – 1 МПа закачивается инъекционный раствор с ВЦ=1 — 0,5. Шпуры выполняются с определённым шагом (0,5 – 1,2 м) по шахматной схеме. Расход инъекционного раствора зависит от состояния фундамента и, как правило, составляет 0,2 – 0,4 от объёма кладки.
Выполнение работ по инъктированию фундамента
Усиление фундаментов железобетонными обоймами
Применяется для восстановления работоспособности фундамента при его значительных повреждениях, когда в нижней части фундамента кладка менее прочная, чем в верхней. Нагрузка на фундамент не увеличивается или изменяется несущественно.
Устройство железобетонной обоймы
Обоймы могут быть выполнены с одной или обеих сторон фундамента, с расширением у основания или без него.
При устройстве обоймы фундамент откапывается (захватками), с одной или с обеих сторон. На поверхности фундамента с помощью анкеров закрепляются арматурные сетки. Устанавливается опалубка и укладывается бетонная смесь. После набора бетоном прочности опалубка демонтируется и выполняется обратная засыпка с послойным уплотнением.
Уширение подошвы фундамента
Техническое решение аналогично усилению фундамента обоймами. Применяется при увеличении нагрузки на фундамент.
Устройство усиливающего элемента вдоль фундамента
Уширение подошвы, как правило, осуществляется с помощью монолитных банкетов. Также могут использоваться сборные железобетонные банкеты балочного типа, а кроме того, монолитные или сборные опорные подушки из железобетона. Эти банкеты чаще всего размещаются с обеих сторон от фундамента. Обычно расширенная часть фундамента начинает функционировать (нагрузка от здания передается) благодаря системе распределительных и опорных балок (металлических или железобетонных). Распределительные балки располагаются вдоль стен, в то время как опорные балки устанавливаются перпендикулярно к стенам.
Устройство усиливающего элемента вдоль фундамента
При устройстве монолитных банкет разрабатывается траншея (захватками) вдоль фундамента с одной или двух сторон. Банкеты устраиваются на подготовленное основание. На боковой поверхности фундамента в шахматном порядке закрепляются анкерные стержни.
Устанавливается опалубка, после чего банкет бетонируется до уровня размещения распределительных балок, которые монтируются после набора бетоном прочности. Над ними через «окна» в стене заводятся опорные балки. Банкет добетонируется на высоту распределительных балок, производится заделка «окон» и омоноличиваение опорных балок.
Увеличение опорной площади фундамента (передача нагрузки на плиту)
Используется для распределения дополнительного веса с фундамента на прочную железобетонную плиту. Это особенно актуально в ситуациях, когда невозможно проводить работы с внешней стороны структуры.
Устройство плиты внутри подвального помещения здания
Разгрузка фундамента происходит за счет увеличения опорной площади.
В зависимости от степени увеличения нагрузки и состояния существующих фундаментов возможны различные варианты устройства плиты. При значительном износе конструкций стен и фундаментов плита, устраиваемая в уровне пола, выполняется в комбинации с вертикальными прижимными стенами (по принципу обоймы). Сопряжение плиты с существующими конструкциями может быть обеспечено путем ее заделки в стены или фундаменты (в уровне пола) через штробы или иными способами. Предусматриваются дополнительные мероприятия для включения плиты в работу.
3 плита фото 1
Три плитки изображение 2
Пересадка фундамента на буроинъекционные сваи GEOIZOL-MP
Решение применяется для исключения недопустимых осадок здания при попадании здания в зону негативного влияния строительства или в результате изменения гидрогеологических условий площадки, при значительном увеличении нагрузки на фундамент, а также при необходимости иборьбы ошибок, ранее допущенных на этапах проектирования и строительства.
Варианты пересадки фундаментов на буроинъекционные сваи GEOIZOL-MP
Подразумевает включение в работу фундамента или полный перенос нагрузки на дополнительные элементы – буроинъекционные сваи, через которые нагрузка передается от сооружения на несущие слои основания.
Соединительный элемент сваи с рандбалкой (при переходе на прямые сваи)
В качестве буроинъекционных свай целесообразно применение многофункциональной геотехнической системы GEOIZOL-MP, которая сочетает в себе функционал бурового и инъекционного оборудования. Состоит из полых винтовых штанг, соединенных муфтами, буровой коронки с форсунками, центраторов и крепежных элементов.
Выполнение буроинъекционных свай происходит в рамках одного технологического цикла. На первом этапе производится бурение с одновременной подачей через полые штанги бурового раствора (В/Ц=0,7). После размещения сваи в проектное положение нагнетается густой тапмонажный цементный раствор (В/Ц=0,4), который замещает собой буровой, и после набора прочности становится телом микросваи. Металлические элементы GEOIZOL-MP после проходки остаются в скважине в качестве армирующего элемента.
4 пересадка на сваи ф9
4 пересадка на сваи ф7
4 установка на сваи ф6
Пересадка возможно на наклонные («козловые») или прямые сваи. В первом случае сваи бурятся через тело фундамента с одной или двух сторон под наклоном. После набора прочности бетона сваи включаются в работу без устройства дополнительных конструкций. Во втором случае, как правило, буроинъекционные сваи выполняются вертикально парами с двух сторон от фундамента.
Нагрузка от стен на фундамент передается через рандбалки, которые объединяют пары свай между собой и устраиваются перпендикулярно через стены. Возможны различные схемы передачи нагрузок от балок на сваи.
Общий вид выполненной пересадки фундамента на наклонные сваи
Выполнение буровых и инъекционных работ оказывает минимальное воздействие на конструкции, что позволяет использовать технологию при работе на объектах культурного наследия. Компактные размеры технологического оборудования позволяют производить работы в стесненных условиях, например внутри подвальных помещений. Решение сочетает в себе высокую скорость и технологичность выполнения работ с надежностью результата.
Установка новых оснований
Применяется в случае значительных разрушений фундаментов, при углублении или изменении конструкции подземной части здания.
Вынос исторического здания на временные буроинъекционные сваи перед устройством новых фундаментов
Решение подразумевает замену поврежденных элементов или всей конструкции фундамента. При выполнении работ производится полная разгрузка фундамента (например, перенос нагрузки на временные буроинъекционные сваи GEOIZOL-MP), после чего к существующим конструкциям подводятся новые фундаменты.
Вывешенные на временные сваи GEOIZOL-MP кирпичные колонны перед устройством новых фундаментов. Александровский дворец, ГМЗ «Царское село», г. Пушкин
Специфический случай укрепления и восстановления оснований при расширении полезной площади (понижении уровней пола) подземного пространства исторического здания со сводчатым потолком и перенаправлением нагрузки на фундаменты через систему кирпичных колонн. Перед тем как понизить уровни пола по периметру заглубляемых помещений, параллельно бутовому фундаменту устанавливается шпунтовое ограждение с использованием метода вдавливания.
Возле каждой из колонн выполняются временные буроинъекционные сваи GEOIZOL-MP. Передача нагрузки от колонн на сваи выполняется через систему рандбалок и металлических обойм (пространственная конструкция фермы). После включения в работу временных свай, от колонн «отсекаются» исторические фундаменты, производится их демонтаж с разработкой грунта до проектной отметки.
Под колоннами возводится новый монолитный фундамент. Временные конструкции демонтируются. На завершающем этапе выполняется железобетонная плита пола и прижимные стены подвального этажа.
51
52
53
54
5 обойма 4
5 обойма 2
5 обойма 1
5 патронник 3
Усиление фундаментов грунтоцементными элементами
Применяется при значительном увеличении нагрузки на фундамент, для исключения недопустимых осадок здания при его попадании в зону негативного влияния строительства или в результате изменения гидрогеологических условий площадки. При необходимости создания вертикальной и/или горизонтальной противофильтрационной завесы, при углублении или изменении конструкции подземной части здания. Может применяться в комбинации с усилением буроинъекционными сваями GEOIZOL-MP и другими методами усиления фундаментов для решения специфических задач в сложных условиях строительства.
Вариант усиления грунта основания под существующей конструкцией методом струйной цементации с выполнением горизонтального площадного замыва
Решение не является непосредственно мероприятием по усилению фундаментов. Суть метода заключается в модификации грунтового массива с созданием в нем грунтоцементных элементов методом струйной цементации (Jet Grouting), которые повышают несущую способность основания.
Процесс выполняется с использованием буровой установки для Jet Grouting, которая включает в себя буровую колонну, на конце которой расположен монитор с соплами. Через эти сопла происходит подача цементного раствора под высоким давлением (до 500 атм) с использованием однокомпонентного метода Jet-1.
На первом этапе (прямой ход) выполняется лидерное бурение до проектной отметки. В процессе обратного хода буровая колонна постепенно поднимается вверх с одновременным вращением монитора и подачей раствора (В/Ц=0,75 – 1,0) под высоким давлением. Струя разрушает структуру грунта и перемешиваясь с ним образует грунтоцементный массив. После завершения проходки в грунте формируется грунтоцементная колонна диаметром 0,6-0,8 м. До затвердевания раствора в тело колонны возможно помещение армирующих элементов для увеличения несущей способности.
Выполнение грунтоцементного массива во дворе здания
Бурение может производиться рядом с фундаментами или сквозь них, вертикально или под наклоном (до 15 градусов), для размещения грунтоцементных элементов под фундаментами.
Технология позволяет выполнить одиночные грунтоцементные колонны или сплошные конструкции из взаимно пересекающихся грунтоцементных столбов. Также могут быть устроены сплошные горизонтальные конструкции в толще грунта.
Важно принимать во внимание динамические нагрузки на конструкции, которые возникают в процессе проведения работ, возможный выброс грунта при инъекциях раствора, а Возможное оседание грунтоцементного материала в ходе бурения и затвердевания. Эти аспекты накладывают ограничения на использование данной технологии.
