1 стр. из 1

В МГСУ в последние годы, помимо лабораторий, выполняющих традиционные инженерные изыскания, техническое обследование зданий, научное сопровождение, строительство, мониторинг, контроль качества и другие работы, созданы инженерно-производственные структуры, выполняющие проектирование усиления фундаментов и непосредственно специальные строительные работы в грунтах.

При реконструкции зданий и сооружений в Москве для усиления их оснований и фундаментов, устройства фундаментов под встроенные сооружения и технологическое оборудование в стесненных условиях внутриэксплуатируемых или возведенных зданиях и сооружениях, при необходимости устройства новых фундаментов вблизи существующих, когда отрывка котлованов или забивка свай может привести к недопустимым деформациям существующих конструкций, специалисты МГСУ применяют в своих решениях следующие технологические схемы: устройство буроинъекционных свай; бетонные сваи в металлических трубах, погружаемые пневмопробойниками; метод статического задавливания свай; укрепление и увеличение опорной площади фундаментов; устройство под зданием фундаментной плиты; закрепление грунтов основания. Выбор той или иной схемы зависит от типа фундамента, его состояния, инженерно-геологических условий, конструкций здания, действующих на фундамент нагрузок и т. д.

УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ С ПОМОЩЬЮ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

Устройство буроинъекционных свай производится малогабаритными станками как внутри жилого или производственного помещения, так и в его подвальной части, при этом достигается значительное снижение стоимости и продолжительности работ по сравнению с традиционными решениями.

Усиление этим способом наиболее целесообразно выполнять, если грунты основания реконструируемого здания имеют низкую несущую способность. В этом случае часть или всю нагрузку от фундамента передают на более глубоко расположенные прочные слои грунта.

Буроинъекционные сваи применяются при строительстве новых сооружений рядом с существующими, а также для усиления старых, находящихся в аварийном состоянии. Это необходимо, когда сооружение объектов ведется в условиях сложившейся застройки, при реконструкции действующих предприятий и цехов, усилении фундаментов под оборудование, защите существующих зданий и сооружении от возможных подвижек грунта, а также при разработке глубоких котлованов, проходке тоннелей, коллекторов и т. д. В этих случаях обычные сваи из-за вибрации, ударов и громоздкости оборудования оказываются неприемлемыми. Этот вид укрепления фундаментов наиболее индустриален.

Сооружения буроинъекционных свай выполняются станками вращательного бурения типа СБУ и СКБ наклонными или вертикальными скважинами непосредственно через стены и фундаменты усиливаемых объектов.

Бурение скважин для устройства буроинъекционых свай в зависимости от грунтовых условий может выполняться шнеком, шарошечным долотом, колонковой трубой без крепления скважин, под защитой обсадных труб или глинистого раствора. Диаметр свай обычно составляет 100-250 мм.

Технологическая линия по бурению скважин состоит из малогабаритных буровых станков типа СБУ или СКБ, растворонасосов, приемных емкостей и растворопроводов. Линия работает по замкнутому циклу. Разбуреннный материал удаляется из скважины сжатым воздухом или промывкой после окончания бурения. До проектной глубины скважину заполняют глинистым раствором, опуская секциями арматурный каркас. Длина секции лимитируется высотой помещения и обычно не превышает

3,0 м. Между собой секции соединяются сваркой, после установки арматурного каркаса или параллельно с его установкой в скважину опускают инъекционную трубу диаметром 25-50 мм и через нее заполняют скважину цементно-песчаным раствором. Иногда заполнение скважины производится непосредственно через буровой "став", в этом случае арматурный каркас вставляется после заполнения скважины. Заполнение скважины цементно-песчаным раствором производится насосами типа СО-49, СО-4S под давлением до 0,3 МПа.

После заполнения скважины раствором инъекционную трубу извлекают, а скважину спрессовывают через разжимный тампон под давлением 0,3-0,5 МПа создаваемым растворонасосом. После спрессовки скважину заполняют раствором до ее устья.

Несущая способность буроинъекционных свай, как и традиционных забивных, должна уточняться по результатам их статических испытаний.

К недостаткам данного метода усиления фундаментов можно отнести сложности при определении качества выполнения ствола сваи, антикоррозионную стойкость, ненадежность закрепления головы сваи в случае ветхого фундамента, который в последующем работает как ростверк.

Весьма перспективен способ укрепления фундаментов бетонными сваями в металлических трубах диаметром 130-220 мм, погружаемых в грунт с помощью пневмопробойников ИП-4602 и СО-134А. Он позволяет вести работы в стесненных условиях, так как применяемое оборудование имеет малые габариты. Способ не имеет ограничения по грунтовым условиям. При погружении труб в грунт энергия единичного удара составляет 250 Дж у пневмопробойника ИП-4602 и 500 Дж у СО-134А. Такие незначительные ударные воздействия не могут отрицательно повлиять на состояние конструкций здания, фундаменты которого усиливаются.

На основании результатов проведенных опытных погружений свай установлено, что скорость их погружения зависит от вида грунта, конструкции свай, толщины стенки трубы, а также марки пневмоударника.

С ростом консистенции грунта увеличивается скорость погружения. Установлены численные значения скорости погружения для грунтов разного вида. Глубина погружения свай во времени подчиняется квадратической зависимости. Установлены эмпирические коэффициенты, характеризующие процесс погружения свай различной конструкции. Оптимальная толщина стенок погружаемых труб составляет 4-4,5 мм.

Рекомендуется, как правило, пользоваться пневмопогружателем марки ИП-6402. Применение пневмопогружателей СО-134А целесообразно в случае длинных свай и прочных грунтов.

УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ ПОГРУЖЕНИЕМ СВАЙ МЕТОДОМ СТАТИЧЕСКОГО ЗАДАВЛИВАНИЯ

Статические способы погружения свай или шпунта, иначе говоря, вдавливание, обладают большими преимуществами, к наиболее существенным из них относятся следующие. Благодаря отсутствию динамических и вибрационных воздействий в конструкциях реконструируемых сооружений исключаются неравномерные осадки, трещины, разрушения и т. п. и отпадает необходимость в усиленном армировании ствола сваи, особенно ее головной части. Бесспорно, что при вдавливании гарантируется высокая точность погружения и появляется возможность оценивать несущую способность каждой сваи. Кроме того, устройство ограждения котлованов (разделительных стенок) вблизи построенных сооружений позволяет эффективно снизить влияние нового строительства.

УВЕЛИЧЕНИЕ ОПОРНОЙ ПЛОЩАДИ

Этот метод специалисты МГСУ применяют при недостаточной несущей способности грунтов основания, а также, когда в результате неравномерных осадок появляются трещины в здании и фундаменте. При этом дополнительные части фундамента (банкеты) могут устраиваться односторонними (при внецентренном расположении нагрузки) и двусторонними (при центральной нагрузке).

Фундаменты под столбы и колонны чаще всего усиливают по всему периметру его подошвы. Банкеты и существующие фундаменты требуют жесткого соединения. Для этого их примыкание производится с помощью штраб либо специальных стальных или железобетонных разгружающих балок, принимаемых по расчету.

Основные приемы работ по расширению фундаментов сводятся к следующему. В зависимости от гидрогеологических условий и материала усиливаемого фундамента последний разбивают на отдельные участки длиной 1,5-2,0 м. На участках усиления фундаментов разрабатывают траншею шириной 1,5-2,0 м на глубину его подошвы. Металлические и железобетонные разгружающие балки закрепляются в отверстиях и штрабах старого фундамента, обеспечивая таким образом совместную работу старых фундаментов и банкет. Этим способом достигается развитие опорной площади, т. е. снижение давления на основание, а следовательно уменьшение осадок здания. Сцепление бетона с бутовой (старой кладкой) фундаментов обусловливается нервной боковой поверхностью кладки, очищенной от грунта, промытой и продутой сжатым воздухом.

Обжатие разрыхленных грунтов основания и включение его в paбoту выполнялось цементацией под давлением или обжатием с помощью гидравлических домкратов.

Существенным недостатком данного метода при его относительной простоте является трудоемкость исполнения, продолжительность производства работ, значительный объем земляных работ, а также определенные сложности включения усиливаемых частей фундаментов в работу, для чего требуется специальные мероприятия и монтажные приспособления.

Если материал фундамента находится в неудовлетворительном состоянии (механические повреждения, наличие осадочных трещин, расслоение и растрескивание тела фундамента в результате промораживания и т. п.), его целесообразно укрепить путем инъекции цементного раствора, синтетических смол и т. п. Для цементации в теле фундамента бурят перфораторами шпуры или пробивают отверстия (Ф=27-28 мм) для установки инъекторов d=25 мм . Между ними расстояние вдоль ленточного фундамента в зависимости от степени повреждения материала составляет 50-100 см. При реконструкции здания по 2-му Казачьему пер., 3 стр. 1 инъекционное укрепление проводилось без откапывания сохраняемых фундаментов. Выбуривались шпуры d =30-50 мм по оси трещин в дефектных зонах и по всей площади конструкций, шпуры продувались сжатым воздухом, в отверстия шпуров устанавливались металлические трубки ( штуцеры) длиной 10-15 см, которые укреплялись цементным раствором. Через установленные трубки под давлением 0,2-0,3 МПа нагнетались "до отказа" инъекционные композиции. Предельное давление выдерживалось в течение 5-10 мин. В шпуры забивались деревянные пробки и после частичного отвердения инъекционной композиции трубки из конструкций извлекались, а шпуры заделывались.

УСТРОЙСТВО ПОД ЗДАНИЕМ ФУНДАМЕНТНОЙ ПЛИТЫ

Подводка под здание фундаментной плиты снижает давление на грунт основания и является эффективным способом увеличения площади фундаментов. Такой способ усиления применяется в тех случаях, когда здание в период строительства и эксплуатации претерпевает большие неравномерные осадки, возникающие из-за неоднородности фундаментов, значительного различия в нагрузках на них, замачивания или промораживания. Устройство фундаментной плиты особенно целесообразно, если на глубине основания имеются насыпные грунты или если осадка перегруженных фундаментов при строительстве или эксплуатации интенсивно возрастает.

Перед устройством фундаментной плиты под нее укладывают щебеночную подготовку толщиной 15-20 см с уплотнением ее в грунт. Толщина фундаментной плиты составляет не менее 2,5 м, главных балок - 50х100. Глубина заделки плиты в существующие стены - 30-40 см. Плита встраивается, как правило, выше подошвы фундаментов на 60-80 см. Армирование плит производилось в двух взаимных перпендикулярных направлениях.

Второстепенные и главные балки армируются в соответствии со схемой нагрузки балки, шарнирно опертой на две опоры. Материал стены в местах заделки в плиту проверяют на местное смятие. Работы выполнялись захватками с чередованием, необходимым для схватывания бетона предыдущих захваток. При этом существенное внимание уделялось тщательности заполнения бетоном штраб и гнезд, выбранных в существующем фундаменте. Для включения конструкции в работе предусматривалась заплитная цементация. Недостатками данного метода является его значительная стоимость и трудоемкость выполнения paбот, высокий процент немеханизированных работ.

УКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ ЗДАНИЙ

Используя богатый зарубежный опыт применения химических реагентов, способных закрепить грунты основания на достаточно длительный период, специалисты МГСУ совместно с 7 отделом НИИОСП им. Герсеванова (гл. инженер Паршуков И. С.) на ряде объектов успешно применили технологию по укреплению сильноразуплотненных и несвязанных грунтов цементным раствором с добавлением химических реагентов. Удалось достигнуть положительных результатов по уплотнению грунтов и заполнению пустот цементным камнем.

К достоинствам применения настоящей технологии закрепления грунтов относятся: высокая степень механизации всех операций, возможность уплотнения грунтов до заданных проектом параметров в их естественном залегании, сравнительно малая трудоемкость, отсутствие ручного труда по откопке траншей, а также сравнительно невысокая стоимость исходных материалов.

Технологическая последовательность при выполнении работ:
1. Бурение лидерных скважин на проектную глубину;
2. Установка инъекторов в скважины;
3. Устройство пакеров с помощью двукомпонентного пенополиуретана или полиэфирной смолы, либо цементного раствора;
4. Приготовление раствора с применением специальных химических добавок позволило уменьшить eго проникновение в несвязные грунты, снизить водоотделение, водоцементное отношение и скорость схватывания раствора;
5. Закачка раствора в скважины осуществляется со ступенчатым повышением давления, за счет чего достигается укорочение гидроразрыва в грунте.

Метод закрепления грунтов основания фундаментов чаще всего совмещается с цементацией самых фундаментов.

Приведенные технологии наглядно показывают, что каждая из них имеет свою область применения, где тот или иной способ наиболее эффективен и экономичен. Однако для определения целесообразности использования того или иного метода определяющую роль играет качество комплексных инженерных изысканий объекта.

Важно также отметить, что выполнение всего цикла работ по реконструкции объекта одной организацией-подрядчиком (изыскания, проектирование, производство СМР и др.) позволяет повысить слаженность действий всех участников процесса, исключает искажение и потерю информации дублирования работ, что, в конечном счете, существенно сокращает общие сроки и стоимость реконструкции и повышает ее качество.

Полная или частичная перепечатка материалов - только разрешения администрации!