Методы укрепления фундаментов
Методы укрепления грунтов оснований
Основным средством ликвидации последствий осадок является изменение системы водоотвода с этих территорий, с подсыпкой наиболее низких мест.
Не менее важен отвод воды от зданий. Другое дело неравномерные просадки под фундаментами зданий. Они создают условия, когда нельзя дальше использовать естественные грунты качестве оснований. Здесь нет гарантий, что здание в перспективе будет находиться в стабильном состоянии. Поэтому прежде чем восстанавливать фундаменты, проводят мероприятия по укреплению грунтов.
Искусственные основания устраивают различными способами. Коренные породы с кавернами и трещинами укрепляют, нагнетая в них растворы, а в крупные пустоты - бетоны. Осадочные грунты закрепляют путем электрохимичecкoгo упрочнения, обжига, смолизации и силикатизации.
Электрохимическое упрочнение (электроосмос) основано на физико-химических процессах, протекающих при пропускании через переувлажненный глинистый грунт электрического тока. Под его воздействием происходит необратимая коагуляция глинистых частиц и их закрепление. Кроме того, грунт осушается и, следовательно, уплотняется. Этот метод требует большого расхода электроэнергии.
Обжиг грунта превращает его в камневидную массу обожженной породы. Обжиг применяют для закрепления лессовидных и пористых глинистых грунтов. Породу подвергают тепловой обработке путем нагнетания в скважину под давлением нагретого до 600-800. С воздуха или сжигания газообразного и жидкого топлива. В этом случае грунт обжигается в радиусе 1-1,5 м. Обжиг – это энергоемкое мероприятие. Расход топлива составляет 100 кг на 1 м длины скважины.
|
|
|
Смолuзацuя грунта заключается в его обработке синтетическими смолами, образующими прочные и стойкие кристаллические связи. Метод применяют для закрепления мелкозернистых грунтов при высоком уровне грунтовых вод. Закрепляющие компоненты (смолу и отвердитель) нагнетают в скважины под давлением до 1 МПа.
Сuлuкатuзацuей упрочняют песчаные и пылевидные грунты. Метод заключается в нагнетании химических растворов, которые вступают в реакцию между собой или солями, содержащимися в породе. В результате такой реакции образуется гель кремниевой кислоты, закрепляющий частицы.
В грунты, содержащие соли кальция и магния менее 0,6 мг-экв, нагнетают два раствора – силикат натрия NaSiO2 и хлористого кальция СаСI2. Если же грунты содержат указанные соли более0,6 мг-экв, то применяют однорастворную силикатизацию. Нагнетают жидкое стеклоNаSiO2.Давление, при котором нагнетают растворы, зависит от фильтрующей способности грунта. Чем ниже коэффициент фильтрации Кф, тем должно быть выше давление. При Кф меньше 0,1 м/сут применяют электросиликатизацию. Она отличается тем, что в процессе выполнения работ через грунт пропускают постоянный электрический ток. Он стимулирует перемещение раствора в массе породы. Ток подключают по принципу, изложенному для электроосмоса.
|
|
|
Цементацию грунтов применяют при крупнозернистой их структуре. Сущность метода заключается в инъекциях цементной суспензии, которая закрепляет частицы породы и этим увеличивает его прочность.
Зона закрепления вокруг скважины-инъектора зависит от гранулометрического состава грунта. Радиус проникновения суспензии колеблется в пределах от 0,3 до 15 м. Чем мельче песок, тем меньше радиус укрепленного основания.
Прочность цементированного грунта вблизи скважины достигает 2-3,5 МПа. По мере удаления от инъектора прочность убывает и в крайних слоях –не превышает 0,8-1 МПа. Расход цемента составляет 20-40% от объема закрепляемой породы.
Бурение инъекционных скважин.
В последнее время стали применять установки для укрепления грунтов основанные на методе подаче под очень большим давлением, от 25 до 60МПа, воздуха и цементной жидкости или раствора, а иногда и воды, поэтому назван методом водовоздушной струи. Использование в процессе воздуха и воды способствует активному разрыхлению породы, что обеспечивает лучшее проникновение цементного геля в ее толщу.
|
|
|
Этот метод позволяет укреплять грунты, создавать жесткие столбы диаметром от 0,8 до 2 м. Для столбов диаметром до 0,6 м применяют однотрубные системы. Цементную жидкость или раствор смешивают с воздухом и выбрасывают в виде пульпы через сопло с большой скоростью. При этом струе придают вращательное движение.
Методы укрепления фундаментов
При реконструкции зданий в ряде случаев необходимо осуществлять усиление фундаментов, которое связано с разрушением фундаментов, увеличением нагрузок на междуэтажные перекрытия, при надстройке этажей, с заменой деревянных перекрытий на железобетонные, с изменением технологического процесса и пр.
Для усиления фундаментов используются следующие системы:
| - устройство буроинъекционных свай; |
| -бетонные сваи в металлических трубах, погружаемые пневмопробойниками; - метод задавливания свай; |
| - укрепление и увеличение опорной площади фундамента; |
| - устройство под зданием фундаментной плиты и т.д |
При проектировании усиления необходимо максимально использовать несущую способность существующих фундаментов, обеспечив их совместную работу с элементами усиления. Во всех случаях предлагаемый способ усиления фундамента должен обеспечить надежную длительную эксплуатацию в новых условия его работы, экономичность и безопасность выполнения работ при его реконструкции.
|
|
|
Усиление ленточных фундаментов
При усилении ленточных фундаментов используются как традиционные, так и современные технологии, разработанные в последние 10-20 лет.
При незначительных наружных повреждений фундаментов применяют способ устройства защитных растворных рубашек. Для этого в кладку фундамента в шахматном порядке через 0,5 м заделывают металлические анкеры, к которым прикрепляют арматурную сетку и затем наносят раствор на крупном песке простым оштукатуриванием или торкретированием.
Более существенное усиление получают устройством бетонных или железобетонных обойм толщиной 150-200 мм.
Укрепление и ремонт фундамента.
Для включения их в совместную работу с усиливаемым фундаментом противоположные стенки обойм крепят между собой анкерами из арматурной стали диаметром 20-25 мм через 1-1,5 м или стальными или железобетонными разгрузочными балками, расположенными через 1,5-2 м по длине фундамента
Железобетонную обойму необходимо заводить на стену не менее 150 мм по вертикали и 100 мм по горизонтали. Класс бетона для железобетонных обойм принимают не ниже В12,5.
Когда в ступенях ленточного фундамента имеются трещины, то для усиления фундамента устраивают над ступенями продольные железобетонные балки, которые своими концами опираются на контрфорсы (рис.8, б). Ширина контрфорсов и расстояние между ними определяется расчетом. После установки балок и устройства контрфорсов весь фундамент заключается в железобетонную рубашку, монолитно связанную с балками. Передачи нагрузки от стены здания на фундамент осуществляется через продольные рандбалки, которые устанавливаются в пробитые горизонтальные штрабы стены.
В тех случаях, когда грунты оснований не в состоянии в достаточной степени воспринимать нагрузки от фундаментов, устраивают выносные сваи, которые выполняют висячими или сваями-стойками. Во избежание здания от разрушения применяют только метод вдавливания или используют буронабивные сваи. Для передачи нагрузки от усиливаемых фундаментов на выносные сваи устраивают систему продольных и поперечных балок, которые объединяют со сваями монолитным ростверком. Возможен способ устройства выносных буронабивных свай с одной или с двух сторон фундамента.
При одностороннем расположении сваи устанавливаются с шагом 1,5-2,0 м вдоль ленточного фундамента. В несущей стене пробивают горизонтальные штрабы, в которые устанавливают рандбалки из швеллеров, соединенных стяжным болтом. Под рандбалки с шагом 1,5-2,0 м заводят металлические опорные балки, концы которых присоединяют к анкерам в виде железобетонной плиты. Нагрузка от несущей стены через рандбалки передается на выносные буронабивные сваи, работающие на сжатие.
Когда выносные буронабивные сваи устанавливаются с двух сторон фундамента, то оголовки свай связывают продольными железобетонными балками. После набора продольными балками проектной прочности, в фундаменте пробивают сквозные отверстия и устанавливают поперечные балки с таким расчетом, чтобы их нижние грани опирались на продольные балки. Отверстия в фундаменте заделывают бетоном, а затем устанавливают опалубку и бетонируют ростверк, который монолитно связывает буронабивные сваи, продольные и поперечные балки в единый комплекс.
Другим, достаточно широко используемым при усилении существующих фундаментов методом, является метод задавливания свай. Они могут устанавливаться непосредственно под стену или подошву фундамента, а также с двух сторон усиливаемого фундамента.
Для погружения свай применяют гидравлические домкраты, которые при установке свай с двух сторон, упирают в балки-упоры, а при установке под стену или подошву фундамента – в специальные железобетонные опорные плиты.
К новым методам усиления фундаментов относится метод использования «корневидных» свай и буроинъекционный метод «струи». Они применяются в тех случаях, когда на фундамент передаются дополнительные горизонтальные и вертикальные нагрузки. Применение этих методов позволяет просверливать отверстия для свай через существующий фундамент, используемый в этих случаях, как ростверк. Эти технологии полностью исключаются ручные земляные работы.
Наиболее прогрессивными являются буроинъекционные сваи, которые имеют малый диаметр (50-250 мм) и большую длину (до 40 м). Скважины для свай бурят станками вращательного бурения, которые работают без вибрации и ударов, в том числе могут бурить через тело существующего фундамента, пол и стены подвала. При устройстве таких свай пластичную мелкозернистую бетонную смесь инъецируют под давлением в скважину с предварительно установленной арматурой. Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в стесненных условиях действующего предприятия и усиления фундаментов под технологическое оборудование.
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.
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. При этом возможны два варианта устройства плиты:
- с пробивкой сквозных отверстий в ленточных фундаментах;
- без пробивки сквозных отверстий в ленточных фундаментах.
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 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.
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.
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 .
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.
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.
Для усиления отдельно стоящих фундаментов под железобетонные колонны устраивают железобетонные «рубашки» или бетонные приливы .
Если, кроме усиления фундамента требуется также усиление колонны, то бетонирование обоймы для «рубашки» и колонны выполняется
Дата добавления: 2021-04-05; просмотров: 76; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!