Усиление фундаментов

Среди главнейших задач, которые стоят перед строителями и проектировщиками во время выполнения ремонтных и реконструкционных работ, а также реставрации сооружений и зданий старой постройки, действующих производств и предприятий, выделяется усиление фундаментов. Выбор конкретной технологии усиления фундаментов и оснований осуществляется исходя из состояния несущих конструкций, а также их способности в процессе реконструкции воспринимать существующие и дополнительные нагрузки.
 
Во время эксплуатации всевозможных сооружений и зданий во многих случаях возможно возникновение деформаций их несущих конструкций, провоцируемое разного рода причинами. Среди весьма часто распространенных причин подобных деформаций выделяются неравномерные осадки - в свою очередь вызывающие дальнейшие негативные изменения и разрушения различных несущих конструкций: перекрытий, колонн, стен, перемычек дверных или оконных проемов, сводов и прочих. Вызываются подобные неравномерные осадки сооружений и зданий многими факторами. Именно поэтому тщательно продуманное и оптимизированное решение важной проблемы, возникающей в процессе реконструкции зданий – выбора рационального, эффективного способа усиления фундаментов и оснований.
 
В настоящее время применяются следующие методики усиления различных несущих конструкций. В основном они направлены на усиление фундаментов и оснований существующих зданий и сооружений. Это такие методики, как:

  • устроение обойм, которые укрепляют кладку фундамента и значительно снижают удельное давление несущих конструкций сооружений на грунты;
  • подведение новых фундаментов и перекладка имеющихся;
  • химическое укрепление грунтов;
  • устройство свай, расположенных в непосредственной близости с существующими фундаментами для передачи нагрузки от зданий на сваи.

Наряду с этими методиками применяются технологии усиления, имеющие больший эффект, такие как: 

  • цементация грунтов оснований;
  • устройство грунтоцементных или буроинъекционных свай;
  • цементация контакта «фундамент-грунт».

Для укрепления и усиления надземных несущих конструкций, таких как колонны, перекрытия, стены, и т.п., используется метод инъекции кладки (в том числе с армированием). Также зачастую применяется инъекция кладки сводов перекрытий и устройство инъекционных анкеров. Последние обычно сочетаются с с устройством тонкостенных железобетонных оболочек. Применяются и другие способы усиления.

 Усилений фундаментов и оснований инъекционными методами имеет ряд преимуществ по сравнению с другими известными методами усиления.

Основным преимуществом является возможность проведения работ по усилению без нарушения внешнего вида или конструктивных особенностей здания. Также необходимо отметить, что инъекционное усиление не требует приостановки других работ по реконструкции или реставрации здания или сооружения.

Экономическая эффективность современных технологий усиления фундаментов по сравнению с традиционными методами - это минимизированные требуемые объемы необходимых земляных работ и снижение затрат ручного труда.

Опыт усиления фундаментов строящегося здания грунтоцементными сваями

В связи с изменением назначения здания и его этажности увеличился комплекс нагрузок на фундаментную конструкцию. Существующие фундаментные плиты не обеспечивают требуемый характер распределение напряжений на грунтовое основание и нормативную величину разности осадок. Была принято решение выполнить усиление существующих фундаментов сваями выполняемыми по технологии струйной цементации грунта.

Характеристика объекта. Неоконченное строительством здание многофункционального делового комплекса расположено по адресу: г. Москва, Рязанский пр. 20. Габаритные размеры здания 128 х 96 м. Основные несущие конструкции здания – монолитные железобетонные. Колонны выполнены по сетке 8,0 х 8,0 м. В качестве фундамента здания выполнена монолитная железобетонная фундаментная плита толщиной от 500 до 1000 мм. В настоящее время выполнен подземный этаж здания и часть надземного этажа.

В геологическом строении площадки строительства принимают участия четвертичные техногенные и аллювиальные отложения. Литологическое строение площадки: насыпные грунты, мощность 2,8…3,5 м; пески мелкой и средней крупности, вскрытая мощность 15,2…18,3 м. Грунтовый воды встречены в слое песков средней крупности на глубине 7,7…7,8 м от поверхности.

Геотехническая ситуация

В связи с изменением назначения здания и его этажности увеличился комплекс нагрузок на фундаментную конструкцию. Существующие фундаментные плиты не обеспечивают требуемый характер распределение напряжений на грунтовое основание и нормативную величину разности осадок. Была принято решение выполнить усиление существующих фундаментов сваями выполняемыми по технологии струйной цементации грунта. На рис.1 представлен фрагмент свайного поля усиления, на рис.2 характерное сечение с конструкцией усиления. Общее количество свай усиления -1070 шт. Нагрузка на одну сваю 200…220 тс. Проектная длина сваи – 10,0 м.

Фрагмент плана свайного поля

Рис.1. Фрагмент плана свайного поля


Характерное сечение со сваей

Рис.2. Характерное сечение со сваей

Техническое решение. В местах устройства свай усиления в существующей фундаментной плите устраиваются сквозные технологические отверстия диаметром 240 мм. Бурение выполняется алмазными коронками станком HILTI DD-200. Общий объем бурения – 898 п.м.

Сваи выполняются буровой установкой Beretta T-43 по схеме «Jet-1», с расходом цемента 350…450 кг на один погонный метр. Расчетный диаметр сваи – 600 мм. Для восприятия осевой вдавливающей нагрузки сваи армируются центральным сердечником – труба 159х6 мм, нижнее сечение трубы заглушено, после погружения сердечника он заполняется пескобетоном М300. Пространство между сердечником и фундаментной плитой чеканится бетоном на мелком заполнителе. После набора прочности оголовок сваи опрессовывается цементно-песчаным раствором НЦ-500, под давлением 2 атм, для обеспечения совместной работы конструкции усиления с существующим фундаментом.

Опрессовка оголовка сваи

Рис. 3. Опрессовка оголовка сваи


Проходка технологического отверстия

Рис. 4. Проходка технологического отверстия


Выполнение грунтобетонной сваи

Рис. 5. Выполнение грунтобетонной сваи

Геотехнический мониторинг. В научно-технической литературе по вопросам геотехнического строительства сложилось достаточно скептическое мнение о возможности использования грунтобетонных элементов в качестве высоконагруженных свай. В связи с этим для подтверждения обоснованности принятого технического решения были проведены статические испытания свай вдавливающей нагрузкой. Была выполнена серия испытаний свай длиной 8,0; 10,0; 12,0 метров. Схема проведения испытаний показа на рис. 6,7; ход испытаний на рис. 8, 9.

Схема проведения испы

Рис. 6. Схема проведения испытаний


Схема нагружающей системы

Рис. 7. Схема нагружающей системы


Монтаж нагружающей системы

Рис. 8. Монтаж нагружающей системы


Проведение статических испытаний

Рис. 9. Проведение статических испытаний

В качестве силовой конструкции использовалась сборная 12-метровая стальная балка индивидуального изготовления. В качестве анкерной системы выполнены шесть грунтобетонных свай длиной 10 метров с сердечником из металлической трубы. Балка соединялась с анкерными сваями через опорные узлы, выполненные на сварке.

Вдавливающая нагрузка на сваю передавалась через опорную плиту с помощью двух гидравлических домкратов ДГ-200. Величина усилия контролировалась по давлению в гидравлической системе, согласно тарировочной зависимости. Вертикальные перемещения фиксировалась с помощью прогибомеров 6ПАО.

Предельная нагрузка для испытаний была принята – 300 тс, ступень нагружения – 30 тс. За критерий условной стабилизации деформаций было принята скорость развития деформаций – 0,1 мм за 2 часа. За критерий достижение несущей способности сваи – развитие абсолютной осадки превышающей 40 мм. Требуемую по проекту несущую способность показали сваи длиной 10 и 12 метров.

Таким образом экспериментально подтверждена возможность использования грунтобетонных элементов в качестве высоконагруженных свай, работающих на вдавливающую нагрузку. Требуемая несущая способность сваи обеспечена как по грунту, так и по прочности конструктивного элемента.

Методы полевого контроля получаемых характеристик грунтобетонных элементов разработаны и опробованы на ряде аналогичных объектов. Но наиболее показательным методом контроля являются натурные испытания, подтверждающие правильность принятых инженерных решений и качество выполненных работ по усилению существующих фундаментных конструкций.

Рассмотренный метод обеспечения геотехнической безопасности зданий и сооружений при помощи устройства дополнительных грунтобетонных свай, положения проектирования, производства работ и контроля их качества являются одной из основных составляющих разрабатываемого в настоящее время технического регламента на применение технологии струйной цементации грунта.

усиление фундаментов

Армирование грунтов

усиление фундаментов

Усиление ленточных фундаментов

усиление фундаментов

Усиление основания фундаментной плиты

усиление фундаментов

Усиление свайных фундаментов

усиление фундаментов

Усиление свайных фундаментов

Все виды работ

Москва
(495) 643-78-54
Уфа
(917) 378-07-48
Ижевск
(3412) 56-62-11
Новосибирск
(983) 508-17-15
Казань
(843) 296-66-61
Крым
(988) 240-90-82
(978) 939-38-33
Краснодар
(861) 240-90-82
Тюмень
(3452) 74-49-75
Самара
(846) 922-56-36
Сургут
(912) 817-05-29
Красноярск
(391) 208-17-15
Челябинск
(351) 223-24-53
Рейтинг@Mail.ru