Типы и реконструкции ростверков и свай.
Лекция 18 (продолжение)
МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ СВАИ, УСТРАИВАЕМЫЕ В ЗАЩИТНОЙ СРЕДЕ ЦЕМЕНТНОГО РАСТВОРА
Метод усиления фундаментов винтовыми сваями, выполненных в защитной среде цементного раствора позволяет выполнить сваи усиления в стесненных условиях подвальной части здания в сложных инженерно-геологических условиях. Такие условия характеризуются высоким уровнем грунтовых вод, наличием прослоек торфа и водонасыщенных песков.
Усиление фундаментов существующих зданий и сооружений, как правило, сопряжено и со значительными техническими трудностями, такими как стесненностью места проведения работ, невозможностью применения высокопроизводительной техники и соответственно высокой долей ручного труда. В некоторых случаях затраты по усилению фундаментов могут достигать половины стоимости реконструкции всего здания.
При устройстве таких свай в условиях подвальных помещений, большинство технологических операций выполняется вручную. Поэтому качество выполнения отдельных этапов работ в этом случае редко соответствует требованиям нормативных документов. Особенно это касается крепления стенок скважин при бурении и уплотнение забоя. В результате такие сваи имеют очень низкую несущую способность.
В данном методе применяются металлические сваи с винтовой опорной пластиной, погруженные в жидкий цементный раствор, нагнетаемый в скважину в процессе ее бурения полыми шнеками.
|
|
|
Несущим элементом такой сваи является труба, внутренняя полость которой заполняется цементным раствором. После схватывания раствора она будет работать на сжимающую нагрузку аналогично, как и трубобетонная конструкция. Раствор, окружающий винтовую сваю, после схватывания будет играть роль защитной среды, предотвращающей коррозию металла сваи.
Рис. Последовательность устройство сваи усиления:
а – бурение скважины полым шнеком; б – заполнение скважины жидким цементным раствором; в – погружение винтовой сваи; г – дополнительная опрессовка скважины путем нагнетания цементного раствора; 1 – полый шнек; 2 – открывающийся башмак (долото); 3 – цементный раствор;4 – воронка для заполнения цементным раствором.
Последовательность устройства сваи:
При помощи малогабаритной буровой установки выполняется бурение скважин полыми шнеками (рис., а). После достижения шнеком проектной отметки нижний башмак (долото) открывается и производится заполнение подъемом полых шнеков (рис., б). Цементный раствор на данном этапе выполняет функцию бурового раствора для предотвращения обрушения стенок скважин. После извлечения шнека и заполнения скважины цементным раствором производят погружение винтовых свай (рис. , в). Так как глубина бурения может составлять до 5 м винтовая свая собирается из отдельных секций, свариваемых между собой по мере погружения. При затруднении свободного погружения секций свая завинчивается буровым станком. После схватывания цементного раствора забой скважины дополнительно опрессовывается путем нагнетания цементного раствора через полость винтовой сваи (рис. , г).
|
|
|
Таким образом, предлагаемый способ усиления фундаментов зданий в сложных геологических условиях позволяет получить сваи, несущая способность которых достаточна для решения задач по усилению фундаментов. В данном методе обсадные трубы не используются. Забой уплотняется за счет винтовых лопастей сваи и дополнительной его опрессовки цементным раствором.
Каждые из выше изложенных свай имеют свои преимущества и недостатки в зависимости от конкретных геологических и гидрогеологических условий, схемы и конструкции возводимого или реконструируемого сооружения, окружающей застройки и ее технического состояния.
Типы и реконструкции ростверков и свай.
Ростверк — верхняя часть свайного или столбчатого фундамента, распределяющая нагрузку на основание. Ростверк выполняется в виде балок или плит, объединяющих оголовки столбов (свай) и служащая опорной конструкцией для возводимых элементов сооружения. Ростверком называют также одинарный или двойной металлический настил, который укладывают на грунтовую (гравийную) подушку, и выполняющий роль фундамента для лёгких зданий. Ростверк служит для распределения нагрузки, передаваемой сооружением на сваи. Головы свай обычно заделывают в ростверк. Однако свайный фундамент может состоять и только из одной сваи, которая будет являться продолжением колонны наземной конструкции. Нижняя поверхность ростверка называется его подошвой. Глубиной заложения свайного фундамента называется расстояние от поверхности грунта до плоскости, проведенной через острие свай.
|
|
|
Ростверки могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.
Сопряжение свайного ростверка со сваями бывает свободно опирающимся и жестким.
Свободное опирание ростверка на сваи должно учитываться в расчете, как шарнирное сопряжение и при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки голов свай в ростверке на глубину 5—10 см. Заделка выпусков арматуры в ростверке в этом случае не обязательна.
|
|
|
Свободное опирание принимают для центрально нагруженных свай.
Жесткое сопряжение свай и ростверка предусматривается в следующих случаях:
· стволы свай располагаются в слабых грунтах,
· нагрузка приложена с эксцентриситетом,
· при действии на сваи горизонтальных и выдергивающих нагрузок,
· при динамических воздействиях.
Жесткое сопряжение сваи с монолитным ростверком осуществляется с заделкой головы сваи в ростверк на глубину, соответствующую длине анкеровки арматуры, или с заделкой в ростверк выпусков арматуры на длину их анкеровки, определяемой расчетом. Эта длина должна быть не менее 20d при арматуре периодического профиля и 40 d для гладких стержней (d — диаметр стержня). При жестком сопряжении верхнюю часть головы сваи разбивают и обнаженную арматуру замоноличивают в ростверк. Неразбитую часть головы сваи заделывают в ростверк на глубину 5—10 см.
Конструкцию ростверка и технологию его устройства принимают в зависимости от типа свай. Ростверки объединяют группу свай в одну конструкцию и распределяют на них нагрузки от сооружения. Они чаще всего представляют собой непрерывную ленту по всему контуру здания в плане, включая внутренние стены. В зависимости от типа здания или сооружения ростверки разделяют на высокие и низкие.
Если подошва ростверка уложена непосредственно на грунт, то такой ростверк называется низким. Если подошва находится существенно выше поверхности грунта, то такой ростверк называется высоким. В некоторых случаях, например при пучинистых грунтах, подошву ростверка устанавливают несколько возвышающейся над грунтом на величину порядка 20 см. Однако такой ростверк тоже именуется низким. При устройстве свайных фундаментов в сейсмически опасных районах, головы свай не заводятся в ростверк, а между ними и нижней поверхностью ростверка устраивается амортизирующая песчаная прослойка.
Способ усиления ростверков выбирают в зависимости от характера повреждений и вызвавших его причин.
При коррозии наружного слоя бетона ростверков, а также для исправления и предохранения от дальнейшего разрушения выветрившейся и трещиноватой поверхности ростверков следует применять торкретирование путем нанесения на поверхность конструкции под давлением цементного раствора. Перед торкретированием поверхность ростверка очищается стальными щетками или пескоструйным аппаратом, продута сжатым воздухом и промыта водой под давлением. Торкретирование выполняют по металлической сетке с ячейками размером 5—10 см при диаметре проволоки около 5 мм. Сетку привязывают к анкерам диаметром 8—10 мм, заделанным в ростверке на 15—25 см. Расстояние между анкерами принимают 50— 80 см. Торкрет наносят под давлением 0,4—0,6 МПа толщиной 20— 40 мм в 2—3 слоя полосами шириной 1 —165 м сверху вниз. Каждый последующий слой наносят после схватывания предыдущего.
При серьезных повреждениях железобетонных ростверков любых типов (плит, подколонников, лент, насадок), осуществляют более крупные ремонтные работы. Пустоты и трещины в бетоне заделывают нагнетанием цементного раствора под давлением. Для этого в ростверке перфораторами бурят вертикальные или наклонные шпуры, располагая их в таком порядке, чтобы максимально охватить разрушенный массив. Рекомендуемое расстояние между шпурами 0,8—1,5 м. Длина наклонных шпуров не должна быть более 0,4 толщины массива, при бурении с обеих сторон массива и не более 0,75— при бурении с одной стороны. Общее число и расположение шпуров устанавливают в зависимости от степени разрушения ростверка, а также от расположения рабочей арматуры, поскольку шпуры должны буриться между стержнями арматуры. После окончания бурения шпуров через инъекционные трубки промывают бетон под давлением 0,2— 0,4 МПа. Для цементации обычно применяют водоцементный раствор состава от 1:10 до 1:1 (отношение цемента к воде по массе). В начале нагнетания применяют более жидкий раствор от 1:10 до 1:4 при давлении до 0,5—1,1 МПа. При малых поглощениях раствора его состав в процессе нагнетания не изменяют, но увеличивают давление до 1,1 МПа.
При недостаточной прочности бетона и значительном разрушении ростверков их усиливают обоймами. Обойму обычно выполняют на всю высоту ростверка по его периметру. Обоймы выполняют по такой же технологии, что и у фундаментов мелкого заложения.
Для свайных фундаментов с высоким ростверком усиление ствола свай является наиболее доступным. В этом случае сваи с поперечными или продольными трещинами и частичным разрушением стволов следует усиливать железобетонными обоймами, толщина стенок которых должна быть не менее 100 мм. Обойма устраивается на всю высоту свободной части сваи с заглублением в грунт не менее чем на 1 м. Известен способ обуривания ствола сваи скважинами малого диаметра. При этом способе вплотную к поверхности сваи пробуривают в грунте скважины диаметром 50—80 мм с расчетом не менее одной скважины вдоль грани сваи. По скважинам нагнетается цементный раствор, который окружает сваю сплошной рубашкой, препятствующей дальнейшему разрушению материала ствола и повышающей прочность окружающего грунта.
Усиление стволов свай можно выполнять путем погружения забивной сваи или устройства буронабивной сваи вплотную к стволу. При устройстве буронабивной сваи у ствола бурят одну-две скважины, которые затем армируют и бетонируют. При таком способе следует усилять не все сваи подряд, а каждую вторую или даже третью. Иногда разрушенные стволы свай усиляют забивкой конической сваи.
Усиление всего свайного фундамента осуществляют при значительном разрушении фундамента, при большом увеличении нагрузки на фундамент, а также в связи с недостаточной несущей способностью грунта, на который опирается свайный фундамент.
При исчерпании несущей способности основания под сваями применяют методы закрепления и повышения прочности грунтов. Грунт вокруг стволов и под остриями свай может быть упрочнен цементацией, силикатизацией, смолизацией или обжигом.
Общие положения проектирования свайных фундаментов.
При проектировании свайных фундаментов должно учитываться следующее:
а) результаты инженерных изысканий для строительства;
б) сведения о сейсмичности района строительства;
в) данные, характеризующие назначение, конструктивные и технологические особенности сооружения и условия их эксплуатации;
г) действующие на фундаменты нагрузки;
д) условия существующей застройки и влияние на нее нового строительства; е) экологические требования;
ж) технико-экономического сравнения возможных вариантов проектных решений.
При проектировании должны быть предусмотрены решения, обеспечивающие надежность, долговечность и экономичность сооружений на всех стадиях строительства и эксплуатации. Необходимо учитывать местные условия строительства, а также имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации сооружений в аналогичных инженерно-геологических, гидрогеологических и экологических условиях. Работы по проектированию свайных фундаментов проводят с в соответствии с техническим заданием на проектирование и необходимыми исходными данными .При проектировании учитывается уровень ответственности сооружения в соответствии с ГОСТ 27751.
Свайные фундаменты проектируют на основе результатов инженерных изысканий. Выполненные инженерные изыскания должны обеспечить не только изучение инженерно-геологических условий нового строительства, но и получение необходимых данных для проверки влияния устройства свайных фундаментов на существующие сооружения и окружающую среду, а также для проектирования в случае необходимости усиления оснований и фундаментов существующих сооружений. Не допускается проектирование свайных фундаментов без соответствующих достаточных данных инженерно-геологических изысканий. При использовании свай для строительства вблизи существующих сооружений необходимо производить оценку влияния динамических воздействий на конструкции существующих сооружений, а также на находящиеся в них чувствительные к колебаниям приборы и оборудование. В случае необходимости предусматривать измерения параметров колебаний грунта, сооружений, а также подземных коммуникаций при опытном погружении и устройстве свай. В проектах следует предусматривать проведение мониторинга, состав, объем и методы которого устанавливают в зависимости от уровня ответственности сооружения и сложности инженерно-геологических условий.
Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 155; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!