Работы при восстановлении и усилении оснований и фундаментов зданий

Натурному обследованию оснований и фундаментов должно предшествовать ознакомление с архивными и проектными материалами. Затем следует непосредственное обследование, требующее отрывки шурфов и бурения скважин. Эти работы могут быть выполнены только после получения специального разрешения.

Для осмотра и обмера фундаментов отрывают шурфы на 1/2 м глубже подошвы фундамента. Минимальный размер прямоугольного шурфа 1х1,2 м. При глубинах заложения обследуемых фундаментов более 1,6 м указанный минимальный размер шурфов затрудняет выполнение работ, поэтому площадь шурфов увеличивают до 2 м2. Как правило, шурфы вскрывают у тех мест, где предположительно произошло повреждение тела фундамента, заметны его деформации, или у тех участков, что несут наибольшие нагрузки. Используя шурфы, определяют тип, действительные размеры фундаментов, а также глубину их заложения.

При изучении состояния железобетонных фундаментов фиксируют сколы защитного слоя, прочность сцепления арматуры с бетоном, пятна высолов и ржавчины на его поверхности. Обращают внимание на направление и характер трещин, определяют ширину их раскрытия. Для исследования структурных изменений бетона применяют микроскопический метод, для этих же целей, а также для изучения состава новообразований, являющихся результатом взаимодействия бетона с агрессивной средой, рентгеноструктурный анализ, электронную микроскопию и др. Работу проводят на образцах, отобранных из массива фундамента. В местах обнажения арматуры исследуют состояние ее поверхности (фиксируют глубину коррозионных язв и толщину слоя ржавчины). Там, где ржавчина имеет наибольшую толщину, определяют остаточное сечение арматуры. В фундаментах, сложенных из каменного материала, определяют размеры и форму камней, состояние раствора и пр.

Обследование состояния конструкций фундамента завершают составлением технического заключения, в котором приводятся:

• результаты ознакомления с архивными материалами;
• конструктивная схема здания и фундамента, его размеры и нагрузки;
• деформации фундамента и результаты исследования его прочности;
• краткое описание сооружения в целом.

Кроме обследования фундаментов изучают состояние грунтов оснований (инженерно-геологические и гидрогеологические условия планируемых работ по реконструкции фундаментов). Необходимые изыскания выполняют по программе, согласованной с проектной организацией. Для этого отбирают образцы ненарушенной структуры и обследуют грунты в шурфах, исследуют физико-механические характеристики грунтов в натурных условиях, изучают гидрогеологические условия района застройки (при необходимости — выполняют химический анализ подземных вод). В стесненных условиях особенно удобны испытания эталонным (круглым) штампом площадью 600 см2.

По результатам обследования состояния фундаментов и изучения свойств грунтов оснований составляют рекомендации по реконструкции, на основе которых выдают задание на проектирование. Проектные материалы (в части реконструкции фундаментов) могут быть представлены в виде рабочего проекта (одностадийное проектирование) или проекта и рабочего проекта (двухстадийное проектирование). В состав проекта должна входить документация, обосновывающая выбор способа производства работ.

Поверхностное и глубинное уплотнение фунтов в зоне, прилегающей к отдельно стоящим или другим подземным конструкциям, проводят укаткой, вытрамбовыванием, вибрированием или комбинированным воздействием на грунт (виброукаткой, виброуплотнением с пригрузом и пр.). Технология производства работ в основных чертах повторяет технологии, рассмотренные в разделе «Земляные работы при реконструкции».

Глубинный способ уплотнения основан на погружении штампов, которые образуют скважины с радиальным вытеснением грунта. Погружение штампа, уплотняющее грунт вокруг скважины, осуществляется проколом, забивкой, вибрированием. В отформованную скважину засыпают местный грунт или специально приготовленную гравийно-песчаную смесь, щебень, песок. Наибольший эффект уплотнения достигается при шахматном расположении скважин. Диаметр скважин (т.е. рабочего инструмента пневмопробойника или станка канатно-ударного бурения) составляет от 130 до 370 мм, а расстояние между осями скважин — от 200 до 1295 мм.

Глинистые грунты в меньшей степени реагируют на вибрацию, чем пески. Чтобы деформировались глинистые грунты, требуется продолжительное воздействие вибрации. Довольно быстро реагируют на динамические воздействия водонасыщенные пески и супеси, находящиеся в состоянии средней плотности. Фундаменты зданий на таких грунтах могут подвергаться значительным неравномерным осадкам вследствие уплотнения грунта или его выдавливания из-под подошвы. Опасность вибрационного воздействия на грунты основания существенно зависит не только от вида грунта, но и от глубины погружения оболочки или сваи, а также расстояния от них до фундамента. Применение ударного способа погружения уплотняющих элементов в условиях плотной застройки требует предварительной оценки возможных неблагоприятных последствий.

Одним из перспективных способов погружения элементов, используемых для образования скважин при глубинном уплотнении грунта, является вдавливание. Особого внимания заслуживает и метод раскатывания скважин — формообразование цилиндрической полости в грунте катками, эксцентрично установленными на буровой штанге (без ударов).

При использовании для образования уплотняющих скважин энергии взрыва в толще грунта проходят скважину-шпур диаметром 60—80 мм. В нее отпускают заряд взрывчатого вещества, состоящий из гирлянды патронов массой 50 г, расположенных через 15—20 см друг от друга. В результате взрыва диаметр скважины увеличивается до 500 мм, а вокруг нее образуется зона уплотнения диаметром до 1 м. Скважина заполняется слоями 0,5—0,7 м, которые уплотняются трамбовками. Причем скважины (в зависимости от конкретных условий) можно выполнять не только вертикальными, но и наклонными.

В целом применение глубинного упрочнения фунтов оснований весьма ограничено, так как пробивка скважин сваебойными агрегатами и взрывами вызывает значительные динамические воздействия на здания и сооружения. Буровой способ устройства грунтовых свай снижает степень уплотнения грунта вокруг скважин, так как грунт при бурении извлекается из скважины. Кроме того, в слабых грунтах стенки скважин недостаточно устойчивы, поэтому не удается добиться необходимой степени уплотнения.

Указанных недостатков позволяет избежать технология винтового продавливания скважин. При различном сочетании приемов проводится глубинное уплотнение или закрепление грунтов основания реконструируемого здания. При глубинном уплотнении скважины заполняются сыпучим материалом, а при закреплении — твердеющими материалами.

Глубинное уплотнение заключается в следующем. Вначале спиралевидным снарядом проходят скважину, заполняют ее грунтом и уплотняют засыпку. Иногда однократного заполнения скважины недостаточно, поэтом глубинное уплотнение можно осуществить путем многократного заполнения и прохода спиралевидным снарядом, что особенно важно в условиях реконструкции. При промежуточных заполнениях грунт укладывают без уплотнения (уплотняют только последнее заполнение скважины).

Глубинное упрочнение оснований с использованием вяжущих материалов выполняют по следующей технологии. Вначале в грунте спиралевидным снарядом проходят первичную скважину диаметром меньше заданного, а затем скважины заполняют закрепляющим материалом. После этого по оси первичной скважины снарядом большего диаметра проходят скважину проектного диаметра, вдавливая закрепляющий материал в грунт. При этом закрепляющий материал перемешивается с грунтом, что способствует образованию вокруг скважины оболочки повышенной прочности. В качестве твердеющей смеси используется любая композиция, отверждающаяся в смеси с грунтом: карбамидная, фенолформальдегидная и другая смола; жидкое стекло и композиции на его основе; цементно-песчаные и цементные растворы. Для предотвращения выдавливания закрепляющего материала на поверхность земли скважина заполняется материалом на 1—1,5 м ниже ее устья, а диаметр первичной скважины должен быть не более 80% диаметра проектной скважины. В зависимости от характера грунтовых напластований закрепление можно выполнять выборочными участками, на различную глубину и толщина закрепляемых слоев по высоте отдельной скважины может быть различной. По окончании упрочнения грунта скважина заполняется грунтом или другим материалом с уплотнением.

В практике строительства и реконструкции широко используются различные способы инъекционного укрепления грунтов и восстановления (усиления) строительных конструкций. В грунт через предварительно погруженные в него инъекторы (перфорированные трубы) нагнетают маловязкие растворы, которые отверждаются в нем, улучшая механические свойства основания здания.

ППР по упрочнению оснований реконструируемого здания включает следующие разделы:

• Пояснительная записка, отражающая проектируемую технологию работ и способы проверки их качества.
• Сметы и калькуляция с технико-экономическим обоснованием выбранного варианта (технологии).
• Инженерно-геологические данные о строительной площадке.
• Отчет о выполненных лабораторных и полевых испытаниях грунтов.
• Сведения о существующих зданиях и сооружениях и о нахождении подземных коммуникаций (кабельные линии, газо-, водотроводы, канализация и пр.).
• Данные по закреплению грунтов (общий объем работ, места расположения инъекторов, расход химических реагентов на всю работу и на один заход, режимы нагнетания и пр.).
• Технологическая схема организации работ, в которой приведены указания по монтажу оборудования с его характеристиками, последовательность нагнетания растворов и т.д.
• Сведения о потребности в рабочем персонале для выполнения работ.
• Календарный план работ.

При выполнении ППР следует предусмотреть, что растворы будут закачиваться в грунт «заходами» (или участками по высоте: скважин, которые закрепляются за один прием). Если коэффициент фильтрации грунтов с увеличением глубины возрастает, то заходы чередуются снизу вверх. Если же грунт по всей толще закрепляемого массива основания относительно однороден, то нагнетание производят заходами сверху вниз. В зависимости от вида работ инъекторы располагают вертикально или наклонно (например, при закреплении грунта под подошвой фундамента). В соответствии с грунтовыми условиями и в зависимости от типа реконструируемого объекта при проектировании используют различные конструктивные схемы усиления оснований. Работы по закреплению грунтов выполняют специализированные строительные организации.

<<<Содержание