Увеличение подошвы фундамента возможно за счет расширения его площади и добавления дополнительных опор. Для этого необходимо провести инженерные исследования грунта и оценить нагрузки на существующий фундамент, что позволит определить оптимальный дизайн и материалы для работы. Важно также учитывать необходимость укрепления или замены участков старого фундамента при выполнении подобных изменений.
В процессе увеличения подошвы фундамента рекомендуется использовать качественные бетоны и арматуру, чтобы обеспечить прочность конструкции. Также стоит обратить внимание на гидроизоляцию и дренажные системы, чтобы предотвратить накопление влаги и последующие повреждения фундамента. При этом лучше всего доверить выполнение работ профессиональным строителям, чтобы избежать ошибок и обеспечить долговечность новой конструкции.
68. Способы усиления оснований и фундаментов
Для принятия решения о необходимости усиления основания или фундамента, выбора оптимального способа усиления, а также метода производства работ производят как можно более подробное обследование существующего сооружения. В процессе выполнения этой работы собирают сведения по истории возведения сооружения, обследуют окружающую местность, а также надземные и подземные элементы сооружения, используя проектную и исполнительную документацию, изучают инженерно-геологические условия, характер и значения действующих нагрузок.
При осмотре окружающей местности вблизи мостов особое внимание обращают на состояние береговых участков, русловой и пойменной частей с целью выявления подмывов берегов, размывов дна, изменения русла и т. п. При обследовании сооружения внимание сосредоточивают на выявлении осадок и кренов опор мостов, элементов подпорных стен, деформаций звеньев водопропускных труб и т. д. Производят детальный осмотр видимых поверхностей элементов сооружения с целью выявления трещин и устанавливают причины их появления.
В случае недостаточных данных в исполнительной документации проводят инженерно-геологическое обследование для уточнения несущей способности и устойчивости против сдвига оснований.
В результате проведенного обследования устанавливают дату постройки сооружения, его первоначальный вид, последующие изменения (реконструкция, усиление), аварийные состояния, если они были, их время и причины; выявляют фактические размеры сооружения и значения действующих нагрузок, а также получают исходные данные, необходимые для расчета несущей способности и осадок основания и фундамента после усиления.
Различные способы усиления оснований и фундаментов можно свести к двум характерным группам. К первой относятся способы усиления, связанные с недостаточной несущей способностью (прочностью) или повышенной по сравнению с нормативной деформируемостью основания. Вторую группу составляют способы усиления фундаментов вследствие их недостаточной прочности или неудовлетворительной долговечности.
Несущую способность грунтов в основании существующих сооружений можно повышать увеличением подошвы фундамента, углублением фундамента, подведением под фундамент столбов или свай с опиранием их на более прочные грунты, искусственным закреплением грунтов.
Площадь подошвы существующих фундаментов мелкого заложения можно увеличить в любых грунтах устройством новых дополнительных частей с боков фундамента без углубления их подошвы (рис. 13.1, а) или подводкой под подошву фундамента железобетонной плиты с небольшим заглублением ее в грунт (рис. 13.1, б). Углубление фундаментов применяют, как правило, только в сухих и маловлажных грунтах для сооружений хорошей сохранности, имеющих достаточно прочную кладку.
Если на уровне подошвы нового фундамента залегают скальные грунты, крупнообломочные отложения, твердые глины, то вместо устройства сплошного фундамента можно в пределах толщи грунтов с недостаточной прочностью ставить столбы или сваи (рис. 13.2). Размеры столбов или свай, их число и расположение в плане определяют расчетом в зависимости от характера и значений действующих нагрузок и физико-механических свойств грунтов основания. При устройстве столбов и свай необходимо проверить прочность существующего фундамента и при необходимости произвести его усиление или же заменить новым.
Наиболее удобным способом повышения несущей способности оснований является искусственное закрепление грунтов цементацией, силикатизацией или смолизацией. Достоинством этого способа является исключение трудоемких работ по устройству котлованов, сооружению дополнительных несущих элементов и включению их в совместную работу с фундаментом.
Усиление кладки фундаментов производят при недостаточной прочности ее, в случаях воздействия на нее агрессивных вод, повреждений свай и т. п. Дефекты кладки в виде пустот, разрушения материала, трещин и т. п. устраняют нагнетанием в нее цементного раствора. При значительных повреждениях кладки по периметру фундамента делают железобетонную обойму, а затем нагнетают цементный раствор или специальные пластмассы. Рис. 13.1. Увеличение площади подошвы существующего фундамента а — устройством уширения подошвы; б — подведением плиты; 1 — существующий фундамент; 2 — бетонный или железобетонный элемент уширения; 3 — стальная балка для обжатия элементов уширения; 4 — железобетонная плита
Рис. 13.2. Опирание фундамента на объемлющие столбы 1 — существующий фундамент; 2 — железобетонный элемент, соединяющий существующий фундамент с объемлющими столбами; 3 — столб; 4 — стальная балка для обжатия столбов
Основания
- Свойства грунтов
- Распределение напряжений в основании
- Несущая способность
- Осадка оснований
- Повышение несущей способности оснований
Усиление фундаментов
Часто в процессе строительства в условиях плотной городской застройки, в процессе реконструкции зданий, или при прокладке сетей инженерно-технического обеспечения, а также при потере работоспособности существующих фундаментов на этапе эксплуатации, требуется проведение работ по усилению существующих фундаментов и оснований зданий и сооружений.
Усиление фундаментов выполняют в следующих случаях:
- При увеличении нагрузок и воздействий на фундаменты, (например увеличении этажности после реконструкции, замене оборудования после капитального ремонта и т.д.);
- При нарушении работоспособности конструкций существующих фундаментов в силу природного выветривания или факторов агрессивной среды;
- При снижении физико-механических параметров грунтов или изменения состояния инженерно-геологической среды, например под воздействием механической или химической суффозии которые приводят к предельным состояниям фундаментов зданий или сооружений;
- При потере работоспособности (достижения предельных состояний) из-за ошибок допущенных при разработке проектной или рабочей документации, а также ошибок технологии производства работ.
- При изменении напряженно-деформированного состояния грунтов основания в силу техногенного влияния на окружающую застройку.
В настоящее время в современной геотехнической практике используют следующие методы усиления фундаментов, а также оснований: изменение полей напряженно-деформированного состояния под подошвой фундамента; повышение прочности конструкций фундамента; увеличение несущей способности грунтов за счет преобразования их свойств (техническая мелиорация). Данные методы сводятся к выполнению следующих работ:
- Укрепление кладки фундамента (цементация кладки, частичная или полная замена кладки, устройство железобетонной обоймы);
- Расширение фундамента (расширение ленточных и столбчатых фундаментов, устройство фундаментой плиты);
- Устройство и постановка на промежуточные и выносные опоры;
- Устройство и постановка фундамента на сваи (рядом стоящие набивные сваи, прорезающие кладку буроинъекционные сваи);
- Укрепление оснований (усиление грунтов).
Выбор того или иного решения по усилению фундамента принимают только по результатам обстоятельного изучения исходных данных, изучения и анализа инженерно-геологических условий, выполнения ряда аналитических и численных расчетов с обоснованием методов и порядка выполнения строительных работ, другими словами техническое решение усиления фундамента принимается по результатам работ комплексного проектирования.
В случаях работы со зданиями повышенного уровня ответственности (I-й уровень), выполнения работ в стесненных условиях (в условиях окружающей застройки), размещения площадки строительства в зоне с опасными инженерно-геологическими процессами, а также при глубине заложения фундаментов более 5 метров, требуется разработка программы геотехнического мониторинга с последующим прохождением геотехнической экспертизы.
Изменение интенсивности и характера передачи давления под подошвой фундамента на грунты оснований осуществляют с помощью двустороннего или одностороннего увеличения размеров подошвы, глубины заложения фундаментов или устройства буроинъекционных или набивных свай и включения их в совместную работу с существующим фундаментом.
Увеличение подошвы фундамента
Данный метод применим для отдельно стоящих зданий с преимущественно, неэксплуатируемой прилегающей к зданию территории, так как он подразумевает существенный объем земляных работ. Увеличение площади подошвы фундамента выполняют для распределения внешней нагрузки – для снижения давления под подошвой фундамента. В данном случае увеличение площади (уширение) возможно за счет устройства дополнительной конструкции фундамента — см. рисунок. Дополнительное уширение может быть включено в работу за счет применения домкратов или инъектирования технологических зазоров набухающим цементно-песчаным раствором — см. рисунок. Это выполняют как правило, для снижения дополнительных осадок здания, а также для повышения эффективности усиленной конструкции фундамента.
Без использования методов включающих уширение фундамента в работу, дополнительная конструкция вступит в работу только после приложения расчетной нагрузки и прироста осадки здания. Однако, как показали исследования, дополнительные конструкции уширения вступят в работу не полностью, основную нагрузку будет воспринимать по прежнему старая конструкция фундамента.
Увеличение глубины фундамента
Глубину фундаментов увеличивают как правило для устройства или расширения подземной части здания. Данные работы весьма трудоемки и продолжительны так как погружение фундаментов приходится выполнять под существующим зданием.
В этих условиях изменение напряженно-деформированного состояния конструкций или грунтов массива приводит к появлению и развитию трещин, как самого здания, так и строений окружающей застройки. Поэтому производство работ выполняют последовательно, по небольшим захваткам (1-2 м), с учетом разработанной технологии производства работ при подготовке проектной и рабочей документации. При расчете данных мероприятий, разработке конструкторской документации, учитывается большое количество конструктивных, геологических и геотехнических факторов, выполняются многочисленные аналитические и конечно-элементные расчеты. Специфика и сложность данных работ обуславливает их редкий характер. Такие работы выполняют для зданий снос и демонтаж которых запрещен градостроительной документацией, например здания исторической застройки или памятники архитектуры.
Усиление фундаментов сваями
В современной геотехнической практике усиления фундаментов не редки решения с использованием свай. В этом случае используют два принципиальных решения:
- Устройство свай в теле существующего фундамента — в этом случае в конструкции фундамента и в грунте основания бурят скважины диаметром 100 – 250 мм, в которые под защитой обсадных труб закачивают бетонную смесь с последующим трамбованием – см. рисунок. Однако, при устройстве таких свай происходят существенные технологические, вибрационные воздействия, которые способны приводить к дополнительной осадке основания, деформациям и трещинообразованию существующих конструкций.
- Устройство свай рядом с существующим фундаментом с последующим перераспределением на них усилий. В этом случае Возможно устройство буронабивных, буроинъекционных свай. В некоторых случаях используют последовательно вдавливаемые в грунт с помощью домкрата звенья стальных или железобетонных свай – см. рисунок. Устройство свай вдавливания (статическим способом) является достаточно безопасной технологией, так как влияние технологических воздействий минимально. В этом случая вся задача специалиста геотехника сводится к корректной оценке усилий в свае и к прогнозу режима ее осадки, на всех этапах производства работ и эксплуатации здания.
Усиление фундаментов сваями позволяет достигать существенных значений несущей способности фундаментов так как возможно их погружение на любые глубины до полного отказа.
Усиление конструкции фундамента
Повышение прочности конструкции фундамента достигается за счет повышения механических параметров материала конструкции, что может быть достигнуто при инъецировании цементным раствором кирпичной кладки фундамента, за счет устройства стальной или железобетонной обоймы вокруг конструкции фундамента – см. рисунок. Нередки случаи в строительной и геотехнической практике полной замены части фундаментов зданий на новые, эффективные конструкции.
Увеличение несущей способности грунтов оснований
Зачастую, при строительстве новых объектов в условиях плотной застройки или при реконструкции существующих зданий, выявляется невозможность проведения запланированных работ без усиления грунтов оснований. Данный вид работ в строительной и геотехнической практике именуемый технической мелиорацией грунтов, который за счет многообразия методов и технологий, за счет глубокой научной базы, в современных условиях (особенно за рубежом), выделился в отдельную прикладную дисциплину. С помощью данных работ увеличение несущей способности оснований происходит за счет преобразования состава, строения, состояния, а также свойств грунтов массива. В настоящее время разработано большое количество способов и методов укрепления грунтов. Подробнее о методах преобразования грунтов.
Усиление фундаментов зданий прилегающей застройки
В связи с тем, что способы усиления фундаментов существующих зданий, а также методы усиления их оснований связаны с изменением напряженно-деформированного состояния, эти виды работ сопряжены с развитием дополнительных деформаций прилегающей территории, что может негативно сказаться на состоянии конструкций окружающей застройки – что, к сожалению, как показывает практика строительства в г. Москве в условиях плотной застройки, происходит с незавидной регулярностью.
Возведение зданий в условиях плотной застройки, вблизи существующих зданий и сооружений, является значительно более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего объекта.
Так например, при разработке проектной конструкторской документации не профильной организацией, а также при выполнении производства работ по усилению существующих фундаментов и устройству подземного пространства под зданием принадлежащему Пушкинскому музею в г. Москве были допущены ряд ошибок и неточностей, что привело к появлению сквозных трещин на главных фасадах этого памятника архитектуры, см. фото.
К сожалению, подобные ситуации в геотехнической практике строительства не редкость. Анализ таких предаварийных и аварийных ситуаций говорит о том, что работы по усилению фундаментов и оснований должны выполняться по результатам комплексного проектирования при участии специализированных организаций.
Наша организация предлагает комплексные работы по подготовки проектной и рабочей документации на устройство усиления фундаментов для зданий и сооружений.
Более полную информацию по разработке документации по усилению фундаментов вы можете получить позвонив нам по телефону + 7 (499) 350-23-58, или оставив заявку по форме или по электронной почте.
Способы усиления, связанные с увеличением размеров подошвы фундаментов
При росте нагрузок, недостаточной несущей способности грунтов основания, а также при существенном повреждении фундаментов в процессе эксплуатации производственных зданий применяют способы усиления, связанные с увеличением размеров подошвы фундаментов, при котором часть нагрузки с существующего фундамента передается на элемент усиления в виде железобетонной плиты, монолитно связанной с усиливаемым фундаментом с помощью арматурного каркаса (рис.12).
Рис.12. Усиление ленточного фундамента наращиванием:
1 – усиливаемый фундамент; 2 — каркас наращивания; 3- металлические трубы; 4 — шпуры
Технология усиления ленточного фундамента наращиванием заключается в том, что сначала в теле фундамента бурят в шахматном порядке шпуры, в которые устанавливают металлические трубы. К трубам приваривают арматурный каркас усиления, устанавливают опалубку и осуществляют бетонирование консольной плиты наращивания. В фундаментах средних стен шпуры пробуривают сквозными для пропуска металлических труб, обеспечивая тем самым расчетную ширину усиления с обеих сторон фундамента и равномерную передачу нагрузки на консольные плиты наращивания.
При значительных дополнительных нагрузках на ленточный фундамент рекомендуется переоборудовать его в плитный (рис.13). При этом возможны два варианта устройства плиты:
— с пробивкой сквозных отверстий в ленточных фундаментах;
— без пробивки сквозных отверстий в ленточных фундаментах.
Рис.13. Переоборудование ленточного фундамента в плитный с пробивкой сквозных отверстий в ленточных фундаментах:
1- ленточный фундамент; 2- сквозные отверстия в ленточном фундаменте; 3- арматурный каркас; 4- пропуски арматуры в ленточном фундаменте; 5- отгибы арматуры
По первому варианту между ленточными фундаментами отрывают траншею, на дно которой укладывают щебеночную подготовку толщиной 15-20 см с послойной трамбовкой щебня в грунт, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют железобетону плиту на всю длину фундаментов. Минимальная толщина плиты 25 см. Плиты заводят с обеих сторон под подушки ленточных фундаментов. В фундаментах пробивают сквозные отверстия, в которые вставляют арматурные каркасы, соединяя их с основным каркасом плиты, и затем отверстия заделывают бетоном.
По второму варианту монолитную железобетонную плиту бетонируют ниже фундаментных подушек (рис.14, а) или в уровне с фундаментными подушками с устройством шпоночных связей в виде горизонтальных штраб глубиной 15-20 см, пробитых в ленточных фундаментах выше верхней отметки монолитной железобетонной плиты (14, б).
Рис.13. Варианты переустройства ленточного фундамента в плитный без пробивки сквозных отверстий в ленточных фундаментах:
1 – усиливаемый ленточный фундамент; 2 – сплошная монолитная железобетонная плита;
3 – горизонтальные штрабы в фундаментной ленте для устройства шпоночных связей с плитой;
4 – уплотненный крупный песок; 5 –рабочая арматура плиты; 6– поверхность фундамента, подготовленная к бетонированию
В настоящее время для усиления фундаментов применяются принципиально новые технологии, в основу которых положена высокая степень механизации работ.
Так, например, для уширения подошвы фундамента предлагается на уровне подвала устройство железобетонной плиты с закреплением ее в теле фундамента (рис.15).
Рис.15. Увеличение опорной площади фундамента с помощью монолитной железобетонной плиты с опрессовкой грунта (а) или подведением многосекционных свай вдавливания (б)
1 – существующий фундамент; 2 – железобетонная плита; 3 – труба для инъекции расширяющегося цементного раствора; 4 – цементный раствор между плитой и грунтом; 5 –деревянные сваи; 6 – домкрат; 7 – опорное коромысло; 8 – вдавливаемые сваи
Для включения монолитной железобетонной плиты в работу с существующими ленточными фундаментами рекомендуется перед бетонированием закладывать в плиту инъекционные трубки диаметром ½ дюйма, нижний конец которых располагается в толще щебеночной подготовки. После набора бетоном прочности через инъекционные трубки в щебеночную подготовку закачивают цементный или цементно-глинистый раствор под давлением 0,2-0,3 МПа, что уплотняет щебеночную подготовку и обеспечивает лучший контакт плиты с грунтом.
Возможен вариант, когда в плите оставляют отверстия для свай с последующим их задавливанием до плотных грунтов и передачей нагрузки от плиты на эти сваи (рис.15, б).
Работы при устройстве фундаментной плиты ведутся по захваткам протяженностью 3-4 м. Захватки рекомендуется чередовать так, чтобы штрабы в фундаментах пробивались не ранее, через трое суток после бетонирования соседних предыдущих захваток.
В тех случаях, когда кладка ленточного фундамента сильно разрушена и не может больше служить, она не усиливается и не заменяется, а выключается из работы, как это показано на рис.16.
Рис.16. Усиление ленточного фундамента с подведением столбов и железобетонных рандбалок
1 – железобетонная плита; 2 – столб из железобетона, заполняемый бетоном; 3 – ригель;
4 – рандбалка; 5 – бетон омоноличивания
Размеры железобетонных плит и расстояния между ними устанавливаются расчетом. Далее на плиты опирают бетонные столбы (пилястры) или железобетонные кольца, на которые монтируют в поперечном направлении железобетонные балки. Для передачи нагрузки от стены в горизонтальном направлении пробивают штрабы на уровне поперечных балок, в которые устанавливают горизонтальные ригели.
При значительной мощности слабого слоя грунта усиление фундамента выполняется путем передачи возрастающей нагрузки на плотные слои с помощью буронабивных свай, прорезающих слабый грунт. В этом случае на участке рабочей захватки бурятся скважины как можно ближе к фундаменту и бетонируются сваи, которые выводятся до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируются ростверки. После набора ростверками необходимой прочности, на них устанавливают деревянные брусья для уменьшения смятия бетона под домкратами. После этого на брусья устанавливают гидравлические домкраты, которые в верхней части упираются в металлические ригели. Затем на участке между домкратами (около 2м) разбирается фундамент и бетонируется новый фундамент, объединяющий оба ряда ростверков (рис.17).
Рис.17. Усиления ленточного фундамента с полной заменой его свайным фундаментом
а)- местная разборка нижней ступени фундамента; б) — бетонная ступень фундамента; 1- ростверк; 2- домкрат; 3- ригель; 4- деревянный брус; 5- новый фундамент
Дата добавления: 2016-10-18 ; просмотров: 4608 ;
