Буроинъекционные сваи усиление фундаментов расчет

Укрепление фундамента методом инъекцирования

Классические методы усиления существующих фундаментов в некоторых случаях просто не подходят. Причин тут несколько: ограниченная площадь застройки для ремонта основания, нужно проводить реставрацию памятки архитектуры или структура почвы не способна выдерживать длительные нагрузки через смещение слоев впоследствии мощной вибрации.

Также нельзя не помнить о классическом человеческом факторе, ведь большинство разрушенных и поврежденных фундаментов случается из-за ошибок в проектировании и подборе оптимальных строительных материалов.

Сейчас большой популярностью среди строителей и ремонтников пользуется инновационный метод усиления и ремонта фундаментов буроинъекционными сваями.

Метод отлично подходит для старых и новых фундаментов, а также тех, где во время проектирования и дальнейшего строительства были допущены ошибки. Такие конструкции успешно используются не только для укрепления старых фундаментов, но и усиления новых, особенно когда возникла просадка из-за смещения грунтов.

Что такое буроинъекционные сваи

Это специальные бетонные конструкции, которые монтируются под углом 30-45 градусов под основание фундамента и принимают на себя основную нагрузку от поврежденного участка.

Технология монтажа и укрепления предельно простая, но сваи имеют одну ключевую особенность – их установить своими руками практически не возможно через сложность конструкции.

Как правило, в составе свай используется мелкозернистый бетон, арматура тут не практикуется, сваями можно усиливать практически любое основание. Соответственно, на их установку идет много бетона, диаметр скважины может составлять до 30 см, а глубина погружения – до нескольких метров.

Фактически, скважины бурятся до того момента, пока бур не остановится на прочных почвах ниже глубины промерзания. Только такие грунты способны выдержать нагрузку от поврежденного здания, а сваи при этом используются как основное усиление несущей конструкции.

Но сваями можно пользоваться не на всех почвах, их не используют в болотистых местностях через высокую подверженность открытых участков грунтовым водам.

Преимущества использования буроинъекционных свай для усиления фундаментов

Единственные недостатки свай – это необходимость использования тяжелой строительной техники, для их монтажа нужно использовать много бетона и метод финансово затратный.

Укрепление фундамента таким методом проводится, когда:

Пример трещин в фундаменте

• Обнаружены трещины в основании здания;
• Возникла локальная просадка угла дома или целой секции;
• Если дом в аварийном состоянии, но его нужно сохранить до начала проведения восстановительных работ;
• Когда нужно защитить поврежденное основание или усилить фундамент от мощных вибраций от железнодорожных путей или автомобильных трасс;
• Когда возникает необходимость сваями заменить поврежденный или разрушенный винт или столб основания;
• Когда сваями усиливают здания в плотной городской застройке.

Схема работ по усилению оснований с использованием этого метода

Методика усиления фундамента

Принцип усиления фундаментов довольно прост и заключается в следующем:

Через основание существующего фундамента бурят специальными пневматическими бурами отверстия на заданную глубину.

Затем в полученные скважины заливается под давлением бетон, который заполняет все пустоты и выдавливает воздух.

Как правило, подошва скважины имеет большую ширину, чем верхняя часть, поэтому грунт на дне уплотняется и увеличивается полезная нагрузка на плотные породы.

Благодаря надежному укреплению мощными бетонными конструкциями, практически полностью прекращается разрушительное действие грунтовых вод. Ведь сваи создают своеобразный толстый бетонный щит, который окружает поврежденную зону и забирает с нее всю нагрузку.

Метод довольно универсален, прекрасно подходит для укрепления практически всех существующих фундаментов, только состав бетона подбирается в каждом случае индивидуально.

Структура и составляющие бетона зависят от типа почвы, уровня грунтовых вод, глубины промерзания и структуры низинных грунтов. Понятно, что неотъемлемая часть таких растворов – это водоотталкивающие и морозостойкие ингредиенты.

Особенности укрепления оснований буроинъекционными сваями

Далеко не всегда можно построить прочный фундамент строго по проекту. Тем более, что многие проектировщики не имеют достаточно опыта, их работа поставлена на поток и ошибки в расчетах неизбежны. И самым быстрым и щадящим методом устранения их ошибок в уже построенном фундаменте считается использование буроинъекционных свай.

Расчеты необходимого количества свай, их типа и диаметра нужно доверять профессионалам с большим опытом работы в этой сфере. Самостоятельно проводить настолько сложные расчеты не рекомендуется.

Также нужно помнить, что многие фундаменты подвержены еще большему разрушению за счет использования вибрационной техники.

Поэтому, на строительной площадке в момент монтажа буроинъекционных свай нужно прекратить любые строительные работы, связанные с вибрацией.

Также нужно предусмотреть специальный щит, который временно перекроет распространение подвижек от близлежащих магистралей.

Какие фундаменты можно укреплять с помощью буроинъекционных свай

Источник

Методические рекомендации Методические рекомендации по применению буроинъекционных свай

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по применению буроинъекционных свай

«Методические рекомендации» предназначены для инженеров проектировщиков и линейного инженерного персонала специализированных производственных организаций. Их основной целью является помощь инженеру-проектировщику и строителю в выборе наиболее рационального принципа проектирования и способа производства работ по усилению грунтов основания и фундаментов инъекционными методами, включая способы укрепительной цементации и буроинъекционных свай, в конкретных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях с учетом вида, типа и конструктивных особенностей реконструируемых зданий и сооружений. Кроме того, в «Рекомендациях» рассматриваются различные возможности усиления инъекционными способами несущих конструкций реконструируемых объектов включая стены, колонны и столбы, своды и другие конструкции, а также выполнение инъекционной горизонтальной гидроизоляции существующих зданий и сооружений.

«Методические рекомендации» разработаны на базе и в развитие действующих глав СНиП и «Руководств» к ним (положениями которых следует руководствоваться при проектировании, производстве и приемке работ по усилению грунтов основания и фундаментов инъекционными способами).

«Методические рекомендации» разработаны А.И. Егоровым при участии ведущих специалистов НПФ «Реставратор G3R» В.Я. Юдиной и Муштай И.А. Части 2.4-2.7 Главы 2 подготовлены д.т.н., проф. В.М. Улицким (С.Петербургский арх.-строительный университет).

Настоящее издание «Методических рекомендаций» является третьим, дополненным и частично переработанным изданием «Методических Рекомендаций», разработанных Егоровым А.И. в институте «Спецпроектреставрация» Министерства Культуры РСФСР в 1984 году и второго издания, подготовленного в фирме «Восстановление» в 1997 году.

1. Инженерно-геологические изыскания, обследование существующих фундаментов.

2. Традиционные конструкции фундаментов зданий и сооружений старой постройки.

3. Традиционные способы усиления фундаментов.

4. Современные методы усиления фундаментов.

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1.1. Общие принципы проектирования усиления

1.2 Требования к изысканиям.

ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ.

2.1. Рекомендуемая область применения усиления грунтов основания и фундаментов реставрируемых и реконструируемых объектов инъекционными методами.

2.2. Основные принципы проектирования

2.3. Расчет буроинъекционных свай по несущей способности.

2.4. Особенности проектирования устройства буроинъекционных свай в слабых глинистых грунтах

2.5. Особые требования к инженерно-геологическим изысканиям и обследованию оснований, фундаментов и надземных конструкций зданий (сооружений), возведенных на слабых глинистых грунтах.

2.6. Требования к геотехническому обоснованию проекта

2.7. Особые требования к проектированию усиления на слабых глинистых грунтах

ГЛАВА 3. ПРОИЗВОДСТВО РАБОТ ПО УСИЛЕНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

3.1. Материалы для изготовления буроинъекционных свай и составы растворов

3.2. Технология производства работ.

3.3. Контроль качества работ.

3.4. Статические испытания буроинъекционных свай.

Глава 4. Проектирование и производство работ по укреплению несущих конструкций реставрируемых и реконструируемых зданий инъекционными методами.

4.2. Проектирование инъекционного укрепления несущих конструкций.

4.3. Производство работ по инъекционному укреплению несущих конструкций.

Глава 5. Приемка работ.

5.1. Цементационные работы и устройство буроинъекционных свай.

5.2. Инъекционные работы и устройство анкеров.

Глава 6. Техника безопасности производства работ.

Приложение 1 ФОРМА ЖУРНАЛА ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ ПО УКРЕПИТЕЛЬНОЙ ЦЕМЕНТАЦИИ

Приложение 2 ФОРМА ЖУРНАЛА ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ (титульный лист)

ВВЕДЕНИЕ

При проведении реконструкции, ремонтных работ и реставрации зданий и сооружений старой постройки, действующих предприятий и производств, одной из главных задач, стоящих перед строителями, является определение состояния существующих несущих конструкций, способность их воспринимать действующие и дополнительные, возникающие в ходе реконструкции нагрузки и, в конечном счете, выбор, в случае необходимости, способа их усиления.

В процессе эксплуатации зданий и сооружений, во многих случаях, происходят деформации несущих конструкций, вызываемые различными причинами. Одной из наиболее распространенных причин деформаций являются неравномерные осадки, которые, в свою очередь, вызывают деформации и разрушения несущих конструкций — стен, колонн, перекрытий, сводов, перемычек оконных и дверных проемов и др. Неравномерные осадки зданий и сооружений могут быть вызваны многими факторами. В связи с этим одной из основных проблем, решаемых при реконструкции зданий является выбор рационального метода усиления оснований и фундаментов.

Наряду с известными методами усиления несущих конструкций и, прежде всего, оснований и фундаментов существующих зданий и сооружений такими, как перекладка существующих и подведение новых фундаментов, устройство обойм для укрепления кладки фундаментов и уменьшения удельных давлений от сооружений на грунты основания, устройство вблизи существующих различных по конструкциям свайных фундаментов с передачей на них нагрузок от сооружений, применение различных методов химического закрепления грунтов основания и т.п. ( 1, 2), все в больших объемах применяются инъекционные методы усиления, в том числе укрепительная цементации грунтов основания и фундаментов и буроинъекционные сваи. Для усиления надземных несущих конструкций — стен, колонн, перекрытий и др. — применяется инъекция кладки, в том числе с армированием, устройство инъекционных анкеров, инъекция кладки сводов перекрытий в сочетании с устройством тонкостенных железобетонных оболочек и другие способы усиления.

Усиление инъекционными методами имеет по сравнению с другими известными методами, применяемыми при реставрации и реконструкции существующих зданий и сооружений ряд преимуществ, в том числе:

1. Возможность выполнения усиления без нарушения внешнего вида и конструктивных особенностей здания, что особенно актуально при реставрации памятников архитектуры и, в частности их фундаментов, могущих представлять собой особый интерес как памятник инженерного искусства.

2. Возможность выполнения усиления грунтов основания и фундаментов в сочетании с увеличением полезного объема здания за счет устройства под ним дополнительных подвальных помещений, что особенно важно при реконструкции районов старинной застройки, где по условиям охраны памятников архитектуры невозможна надстройка зданий, а увеличение их эксплуатируемой площади возможно лишь за счет освоения подземного пространства.

3. Возможность ведения работ по усилению оснований и подземных конструкций из подвалов зданий, а надземных- с перекрытий, лесов и верха стен зданий.

4. Возможность проведения усиления практически в любых грунтовых условиях.

5. Возможность проведения усиления грунтов основания и фундаментов без прекращения или остановки выполнения других работ по реставрации или реконструкции объекта.

6. Высокая надежность инъекционных методов в сочетании с возможностью применения современных эффективных методов контроля качества работ.

7. Высокая экономическая эффективность инъекционных методов усиления, низкий расход материалов на единицу воспринимаемой нагрузки, минимальные объемы земляных работ и затраты ручного труда ( 5, 6, 7, 8).

В настоящих «Рекомендациях» изложены основные положения по принципам проектирования и производству работ при усилении грунтов основания, фундаментов и других несущих конструкций реконструируемых или реставрируемых зданий и сооружений инъекционными методами, позволяющие решать поставленные задачи комплексно, используя стандартный набор оборудования и универсальные технологические схемы.

При составлении «Методических рекомендаций» использовалась нормативная литература и публикации работ, отражающих современное положение и тенденции в рассматриваемой области строительства.

ОБЩАЯ ЧАСТЬ

1. Инженерно-геологические изыскания, обследование существующих фундаментов.

Решению вопроса о необходимости выполнения усиления фундаментов и выборе способа усиления должны предшествовать инженерно-геологические изыскания и обследование конструкций существующих фундаментов.

При проведении инженерно-геологических изысканий исследуют свойства грунтов основания непосредственно в пределах глубины заложения фундаментов и под их подошвой, а также на глубину сжимаемой толщи. Количество геологических выработок, скважин и шурфов, назначают в зависимости от размеров сооружения в плане, его типа, этажности, материала, протяженности и количества несущих стен и отдельно стоящих опор, наличия подвалов и подземных коммуникаций, сложности рельефа площадки, характера окружающей застройки, наличия архивных сведений о данном сооружении и проводившихся на площадке в предшествующие годы инженерно-геологических изысканиях. В общем случае количество разведочных скважин должно быть не менее трех, количество шурфов — не менее пяти, закладываемых в местах, наиболее характерных для определения конструкций обследуемых фундаментов и приуроченных к наиболее выраженным деформациям конструкций.

Целью инженерно-геологических изысканий является определение физико-механических и деформативных характеристик грунтов основания, а также определение положения уровня подземных вод, в том числе, с учетом его сезонных колебаний и химического состава для уточнения характера и степени агрессивности по отношению к материалу фундаментов.

Обследование фундаментов включает выявление конструкции, определение геометрических размеров и формы, характера и материала кладки фундаментов, а также механической прочности материала кладки и связующего раствора, определение наличия, типа и материала гидроизоляции — горизонтальной и вертикальной. Подлежит расчету и величина фактического давления сооружения в отдельных его частях и в целом на грунты основания ( 5 , 9).

В России, несмотря на довольно большой опыт, до настоящего времени не существует норм и правил по проектированию фундаментов при реконструкции и реставрации зданий и сооружений. Нет также документов, регламентирующих объем и характер изысканий, выполняемых в комплексе работ по обследованию эксплуатируемых зданий и сооружений.

Фактическое давление на грунты основания, уплотнившиеся под воздействием длительной нагрузки от здания рассчитывали по допускаемому давлению, принимаемому для нового строительства, с повышающими коэффициентами 1.1 — 1.5, в зависимости от вида грунта. Давление под подошвой фундаментов для всех случаев реконструкции разрешалось увеличивать до значений, превышающих допустимое по нормам нового строительства на 40%, но лишь в том случае, если в несущих конструкциях реконструируемого здания отсутствуют трещины от неравномерных осадок. СниП II -Б.1-62* разрешалось повышать допускаемое давление на грунты под существующими фундаментами, при их достаточной прочности, до 20%. Для предварительных расчетов, новое допускаемое давление на уплотненные грунты основания R» рекомендовалось определять по формуле

где R» — нормативное сопротивление грунта основания, определяемое для нового строительства

k — коэффициент увеличения сопротивления грунта, зависящий от соотношения p/R;

р — фактическое давление на грунты основания до реконструкции, МПа

Значения коэффициента «k»

Коэффициент «k» применим при следующих условиях:

— срок службы реконструируемого здания не менее 3 лет для песчаных грунтов, 5 лет для суглинков и супесей, 8 лет для глин;

— здание не должно иметь трещин, деформаций и прочих свидетельств неравномерных осадок;

Если фактическое давление р оказывается больше R, то необходимо увеличение площади подошвы фундаментов, дополнительное заглубление или другой вид усиления фундаментов или искусственное улучшение строительных свойств грунтов основания. Введение повышающего коэффициента к величине допускаемого давления исходя только из срока службы здания и фактического давления на грунты основания тем не менее не решают полностью проблему дальнейшей безопасности эксплуатации зданий, так как при этом не учитываются возможные деформации. Кроме того, не принимаются в расчет предельно допустимые для данного сооружения осадки и его способность противодействовать развитию неравномерных осадок ( 1, 2 ).

При этом следует иметь в виду, что наряду с решением многих задач, связанных с усилением фундаментов, правильному решению проблемы в значительной степени способствует выявление конструктивной схемы здания и определение действующих в уровне фундаментов нагрузок.

В конечном счете, решение вопроса о возможности передачи дополнительных нагрузок на существующие фундаменты и грунты основания, а также необходимость их усиления остается за проектировщиком и зависит от его опыта и интуиции.

2. Традиционные конструкции фундаментов зданий и сооружений старой постройки.

В течение многих столетий и до начала ХХ века конструкции фундаментов зданий и сооружений различного назначения почти не претерпели существенных изменений. Как правило, это были бутовые, валунные и кирпичные ленточные и столбчатые фундаменты, кладка которых осуществлялась в траншеях или котлованах с использованием для скрепления отдельных элементов конструкции известковых растворов различного состава. В ряде случаев применялись глиносодержащие растворы, играющие одновременно роль горизонтальной гидроизоляции, а иногда кладка фундаментов, в основном в подошвенной их части, выполнялась из валунов или блоков рваного естественного камня насухо, без скрепляющего раствора.

До ХХ столетия здания возводились без сколько-нибудь серьезного изучения свойств грунтов основания ниже глубины заложения фундаментов. Неполными были также сведения о грунтовых водах, их свойствах и колебаниях уровней. Лишь в конце Х I Х, начале ХХ в.в. произошло становление как науки механики грунтов и грунтоведения.

Как правило, основанием зданий старой постройки служили естественные грунты, без какой-либо их обработки. Во многих случаях основанием фундаментов зданий, особенно в городской застройке, служили насыпные грунты культурного слоя или насыпные грунты, использованные для выравнивания площадки застройки, засыпки колодцев, ям, оврагов и других неровностей рельефа.

При высоком уровне подземных вод или заведомо слабых грунтах основания применялись свайные фундаменты. Чаще всего это были короткие, клиновидной формы сваи из хвойных и лиственных пород древесины диам. 100-150 мм, грубо обработанные и даже неошкуренные, забивавшиеся по всей по всей площади подошвы фундамента и за ее пределами с целью уплотнения грунтов основания. Примером такого типа фундаментов могут служить фундаменты звонницы московского Кремля, Успенского собора в г. Дмитрове и многих других памятников архитектуры Х VI -X VIII в.в.

Вместе с тем применялись и свайные фундаменты, которые по характеру работы в грунте соответствуют современному пониманию свайных фундаментов. Это сваи длиной до нескольких метров, изготавливавшиеся из цельных стволов деревьев твердых пород, например дуба, диаметром до 250-300 мм, забивавшиеся в пределах площади опирания фундаментов как в виде лент, так и кустов под ленточные и отдельно стоящие фундаменты. По сваям обычно устраивался деревянный ростверк из лежней бревенчатых или досчатых, располагаемых как вдоль, так и поперек направления фундаментной ленты, на которых затем выполнялась кладка фундаментов. Примерами таких конструкций могут служить фундаменты мостов, крепостных и монастырских стен, массивных каменных сооружений — колоколен, соборов и т.п. Эффективность таких фундаментов определялась положением уровня подземных вод, так как известно, что находящаяся ниже уровня воды древесина может сохраняться веками, тогда как в зоне переменного уровня воды разрушение ее идет весьма интенсивно. Этим обстоятельством объясняется наличие значительных деформаций и неравномерных осадок зданий старой постройки.

Кладка фундаментов выполнялась, главным образом, из бута, валунного камня или крупных блоков и плит естественного камня. Устраивались они в виде столбов или лент с различной площадью поперечного сечения, симметричной и несимметричной, сплошными или, с целью экономии материала, с разгрузочными арками по длине ленты.

С начала ХХ века с развитием техники и изобретением новых строительных материалов в качестве материала фундаментов стали применять хорошо обожженный кирпич и естественный камень на цементосодержащих растворах, бутобетон из бетонной массы с заполнением ее камнем средних размеров и монолитный бетон ( 3, 4).

На рис.1 представлены наиболее характерные типы фундаментов традиционных конструкций зданий старой постройки: бутовые фундаменты, в том числе с использованием лежней и деревянных свай (рис.1а-е), ступенчатой формы с расширением к нижней части при угле не менее 60. Бутобетонные и бетонные фундаменты имеют примерно такую же форму и габариты. При наличии в зданиях подвальных помещений их лицевые поверхности выполнялись из обработанных блоков естественного камня, уложенного в перевязку или заанкеренных в кладку фундаментов.

При проведении обследования состояния зданий старой постройки во многих случаях наблюдаются различные дефекты и разрушения в кладке фундаментов, связанные с деформациями основания и, прежде всего, с неравномерными осадками, влияние которых сказывается на состоянии здания в целом ( 11, 12).

Причины таких деформаций многообразны, и в частности: погрешность в оценке несущей способности грунтов основания вследствие ошибочной интерпретации данных при определении свойств грунтов, особенно таких как просадочные, пучинистые, набухающие и др.; просчеты в выборе конструкции фундаментов, их размеров и глубины заложения; отсутствие деформационных швов на стыках разнонагруженных частей зданий; изменение прочностных характеристик грунтов вследствие изменения их влажности, например, при отсутствии или нарушениях вертикальной планировки, нарушении поверхностного водоотвода и дренажных систем; разру3ения кладки фундаментов под воздействием агрессивных грунтовых вод; гниение деревянных конструкций фундаментов при изменении положения или колебаниях уровня подземных вод; увеличение нагрузок на фундаменты в здании в целом или в отдельных его частях за счет надстроек и перестроек; систематическая откачка вод из подвальных помещений, вызывающая ослабление грунтов основания при их суффозии; устройство различных раскопов рядом с существующим зданием; понижение пола подвального помещения; использование некачественного материала при устройстве фундаментов; воздействие природных и климатических факторов, например многократного замораживания и размораживания переувлажненной кладки фундаментов в пределах глубины промерзания и многих других причин и их сочетаний ( 10, 12).

По данным МосжилНИИпроекта износ фундаментов зданий идет интенсивно в первые 20-30 лет эксплуатации и затем после 90-100 лет службы здания. Вместе с тем, в последнее время отмечается увеличение интенсивности разрушения конструкций фундаментов старых зданий, которое связывается с увеличением динамического воздействия за счет интенсификации движения транспорта, вибрации механизмов и ударных нагрузок промышленного оборудования, строительства рядом с существующими зданиями новых с использованием забивки свай или шпунта, строительства подземных сооружений метрополитена и прокладки городских коммуникаций, резкого возрастания степени агрессивности подземных вод ( 1, 3).

Таким образом, при выборе способа усиления фундаментов существующего здания должно быть учтено все многообразие факторов, влияющих на их состояние и выбран такой способ усиления, который смог бы нейтрализовать или свести к минимуму воздействие неблагоприятных факторов и способствовать надежной и длительной эксплуатации реконструируемого или реставрируемого здания или сооружения.

3. Традиционные способы усиления фундаментов.

Усиление фундаментов существующих зданий применяется так же давно, как и само строительство. Методы и способы усиления до середины текущего столетия были столь же традиционны, как и конструкции фундаментов. Изменения происходили лишь в части применяемых материалов и преследовали главную цель — наряду с восстановлением прочности кладки, увеличение площади опирания существующих фундаментов, снижение удельных величин давления от сооружения на грунт и уменьшение величин осадок.

Чаще всего такое усиление включает полную или частичную замену разрушенной кладки фундаментов, а также увеличение площади его опирания путем прикладки обойм или банкетов к телу существующего фундамента, а также устройство дополнительных фундаментов или опор рядом с существующими. Для лучшей связи с существующими фундаментами прикладка осуществляется «вперевязку» со старой кладкой. Опирание прикладок на грунты основания могло быть осуществлено на разных уровнях относительно подошвы усиляемого фундамента, выше ее, на одном уровне, а нередко, при низком уровне грунтовых вод и ниже подо3вы существующих фундаментов. Как правило, прикладки выполнялись из естественного камня, аналогично материалу усиляемого фундамента. Прикладки могли также опираться на забитые рядом с существующим фундаментом деревянные сваи.

В конце X I X в., с внедрением в строительную практику цемента, обоймы и банкеты начали выполнять из бутобетона, бетона и затем железобетона, в основном монолитными, но в последние годы, иногда, и сборно-монолитными. Кроме обойм и банкетов применяется также введение ниже подошвы усиляемых фундаментов железобетонных плит и балок (лежней).

На рис.2 представлены наиболее распостраненные традиционные конструкции усиления фундаментов.

Рис. 2 (а-в) иллюстрирует устройство расширяющих обойм, рис. 2г — применение банкетов, с предварительным обжатием грунта под подошвой уширяющей части. В ряде случаев увеличение площади опирания фундаментов может быть достигнуто подводкой монолитных железобетонных плит различных конструкций под всей или частью площади здания.

Все рассмотренные выше способы усиления фундаментов применяются достаточно широко до настоящего времени, особенно в реставрационной практике, несмотря на ряд существенных отрицательных моментов, связанных с низкой эффективностью такого усиления и производством работ при его реализации. К таким моментам можно отнести большой объем земляных работ по откопке усиляемых фундаментов, часто выполняемых вручную, причем, во избежание развития дополнительных деформаций усиляемых зданий, эти работы должны выполняться захватками определенной длины. Бетонирование обойм, банкетов и подводка лежней под подошву усиляемого фундамента также выполняется вручную; необходимость предварительного обжатия грунтов основания под уширяющими элементами для включения их в работу фундамента, что, как правило, в силу как объективных, так и субъективных причин, качественно выполнить не представляется возможным; невозможность выполнить усиление этими способами при высоком уровне подземных вод, сезонные ограничения производства работ, позволяющие их проведение только при общих положительных температурах наружного воздуха, и, наконец, необходимость изменения конструкций существующих фундаментов и их внешнего вида при усилении, что недопустимо при реставрации памятников архитектуры, так как фундаменты являются их неотъемлемым элементом и также могут рассматриваться как памятники инженерного искусства. Перечисленные недостатки рассмотренных способов усиления фундаментов практически сводят к минимуму возможный положительный эффект их применения. При современном подходе к решению проблемы увеличения несущей способности фундаментов реконструируемых и реставрируемых зданий старой постройки эти методы, за редким исключением, являются анахронизмом, который может быть объяснен лишь отсутствием необходимой техники и оборудования для применения современных способов и конструкций усиления, получивших широкое распространение в мировой практике ( 9, 10, 13).

4. Современные методы усиления фундаментов.

В практике реконструкции и реставрации в настоящее время находят применение как методы усиления фундаментов, базирующиеся на традиционных, так и принципиально новые, разработанные в течение последних 50 лет. Все эти методы рассчитаны на высокую степень механизации работ, при сведении к минимуму ручного труда, и новые технологии. Далее рассмотрены некоторые из многочисленных способов усиления.

На рис.3 представлены способы усиления фундаментов, представляющие собой развитие традиционных схем, с применением современных материалов и технологий.

На рис. 3а показано увеличение площади опирания усиляемых фундаментов с помощью обойм по методу Н.И. Страбахина. Он заключается в установке с обеих сторон усиляемого фундамента сборных железобетонных блоков, нижняя часть которых стянута анкерами, пропущенными через существующий фундамент и блоки усиления. В верхней части блоки разжимают забивными клиньями или домкратами, в результате чего блоки, поворачиваясь вокруг нижней точки, в уровне закрепления анкеров, обжимают грунт под подошвой блоков. После обжатия грунтов основания щели между существующим фундаментов и блоками усиления заполняют бетонной смесью. Рассмотренный способ имеет присущие традиционным способам усиления недостатки, требует выполнения значительного объема земляных работ и ручного труда, однако более надежен, так как позволяет выполнить обжатие грунтов основания под подошвой уширяемой части фундаментов и тем самым способствовать включению их в работу уже в процессе выполнения усиления.

На рис. 3б, в представлены способы увеличения площади опирания существующих фундаментов. Их применение позволяет свести к минимуму земляные работы, которые сводятся к устройству песчано-гравийной подушки толщиной 40-60см, отсыпаемой с уплотнением взамен насыпных грунтов в пределах площади уширяющих элементов. Суть способа состоит в устройстве в уровне отметки земли, пола 1-го этажа или подвала консольной железобетонной конструкции, заанкеренной в кладку несущей стены здания и позволяющей увеличить площадь опирания фундаментов, воспринимающего нагрузку от существующего здания. Применение рассматриваемого способа позволяет совмещать конструкцию усиления с отмостками здания, полами 1-го этажа или подвала. Элементы конструкции усиления выполняются в монолитном, сборно-монолитном и сборном железобетоне с армированием жесткой арматурой. В ряде случаев, при значительном вылете консоли конструкции усиления, целесообразно ее применение в сочетании с предварительно напряженным анкером, заделываемым в тело существующего фундамента (рис. 3в). Отверстия для анкерования конструкций усиления в несущие стены, опоры и фундаменты реконструируемого здания выполняются буровым способом с использованием стандартного бурового оборудования. Производство работ ведется с применением различных механизмом, ручной труд используется минимально. Рассмотренные способы предложены автором ( 6).

Аналогичным образом решается задача увеличения площади опирания фундаментов существующего здания с помощью фундаментных плит по способу ЦНИИСК им. Кучеренко (рис. 3г), ( 1). Сборные железобетонные плиты дополнительного фундамента укладывают на уплотненную щебеночную подготовку. Плиты располагаются рядами в виде лент, уложенных в направлении продольной оси здания. По ним выполняют монолитную железобетонную конструкцию нажимных рам, которые состоят из нижних горизонтальных ригелей сечением 40×60см и наклонных стоек-упоров такого же сечения. Рамы передают усилия на пояса-обвязки поперечных стен, устраиваемые в их кладке. Для образования замкнутого контура нажимных рам, над ними, в плоскости перекрытия, выполняют монолитные железобетонные участки в виде полос шириной 60см и высотой, равной толщине плит перекрытий.

Другая группа методов служит для усиления конструкций существующих фундаментов без изменения их геометрических размеров при достаточной несущей способности грунтов основания. К ним относится, в частности, метод укрепительной цементации (рис. 4а). При неудовлетворительном состоянии материала фундаментов (наличие механических повреждений, осадочных трещин, расслоения и разрушения кладки в результате размораживания и т.п.), целесообразно выполнять их укрепление следующим образом. В теле фундамента разбуриваются или пробиваются отверстия для установки инъекторов диаметром 25 – 30 мм. шаг таких отверстий по длине ленточного фундамента определяют эмпирически и, как правило, он равен 50-100см. В отверстие вводят инъектор, через который под давлением 0.2 — 0.6 МПа нагнетают жидкий цементный раствор, заполняющий объем пустот и неплотностей в кладке фундамента в радиусе 0.6 — 1.2м вокруг инъектора.

Укрепительная цементация выполняется с использованием различных технологий, специального оборудования, оснастки и т.п.

Метод укрепительной цементации часто применяют в сочетании с торкретированием поверхности усиляемого фундамента, в том числе, по металлической сетке. Слой торкретбетона защищает боковую поверхность усиляемого фундамента от неблагоприятного воздействия подземных вод и служит в качестве вертикальной гидроизоляции ( 1, 5).

В ряде случаев, по подобной технологии выполняют усиление конструкций существующих фундаментов с помощью силикатизации, смолизации, битумизации и инъекции в них других химических составов, часто с одновременным усилением этими способами грунтов основания.

Когда несущая способность грунтов основания недостаточна, а реконструируемое здание получило деформации за счет значительных по величине неравномерных и часто нестабилизировавшихся осадок, а также при наличии высокого уровня подземных вод, затрудняющих выполнение уширения или дополнительного заглубления фундаментов, целесообразно проводить усиление фундаментов конструкциями, позволяющими передавать нагрузку от сооружения на расположенные ниже подо3вы фундаментов плотные, малосжимаемые грунты основания. Такими конструкциями могут служить свайные фундаменты. В практике реконструкции и реставрации находят применение сваи разных типов, при выборе которых в каждом конкретном случае определяющим является состояние и вид усиляемого сооружения, наличие специального оборудования для устройства свай и, наконец, опыт и «традиции» организаций, выполняющих работы ( 8, 9).

Усиление существующих фундаментов с помощью свай осуществляется по различным схемам. На рис. 4в приведен способ усиления «выносными сваями», располагаемыми с одной или двух сторон усиляемого фундамента. Чаще всего это буронабивные и набивные сваи. Технология устройства таких свай включает бурение тем или иным способом вертикальных скважин с защитой их стенок от обрушения обсадными трубами, извлечение из скважины разрабатываемого грунта и последующее заполнение готовой скважины бетонной смесью и армированием ее. В зависимости от типа свай последовательность выполнения технологических операций может быть иной ( 8, 13). В качестве свай усиления применяют различные типы свай включая буронабивные сваи большого диаметра типа «Беното», сваи Страуса , винтонабивные, пневмонабивные и другие ( 7).

Другим, достаточно широко используемым при усилении существующих фундаментов, типом свайных конструкций являются задавливаемые сваи. На рис. 4б представлена схема производства работ при задавливании свай. Технология работ по задавливанию свай описана в соответствующей технической литературе ( 2, 3).

Обычно сваи усиления располагают с двух сторон усиляемого фундамента и передают на них нагрузку от сооружения через поперечные балки, устанавливаемые в пробиваемые в фундаменте ( рис. 4в), но в случае отсутствия доступа для оборудования с одной из сторон фундамента, они могут быть выполнены и с одной (наружной) стороны здания в два ряда с консольной поперечной балкой. При этом сваи первого от усиляемого фундамента ряда воспринимают вдавливающую нагрузку от веса здания, а сваи второго ряда — выдергивающую.

При всех достоинствах способов усиления существующих фундаментов сваями, они обладают рядом существенных недостатков. Общими из них являются необходимость выполнения большого объема земляных работ, связанных с обнажением усиляемых фундаментов до подошвы, а часто, и ниже ее на время работ, что само по себе достаточно рисковано, большая трудоемкость, необходимость частичного разрушения существующих фундаментов, неуниверсальность применения по грунтовым условиям, высокая стоимость работ и большие затраты времени, в том числе на предварительные работы.

Этих недостатков в значительной мере лишены нашедшие широкое применение в России и зарубежом методы «струи» и буроинъекционных или «корневидных» свай ( рис. 4г,д; 5а,б).

Глава 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ.

1.1. Общие принципы проектирования усиления

А. Усиление грунтов основания и фундаментов

1.1.1. Основной задачей при проектировании усиления оснований и фундаментов является правильный выбор вида усиления, определение и конструирование его отдельных элементов.

При усилении буроинъекционными сваями это определение:

— несущей способности свай по грунту и материалу ствола;

— основных параметров свай, их длины и диаметра, угла наклона, величины заделки в стены или фундаменты;

— общего количества свай на объекте и принципа их расположения в плане;

— стадийности работ и способа их производства;

1.1.2. Необходимыми критериями при проектировании усиления оснований и фундаментов, обеспечивающими прочность, устойчивость и долговечность сооружений, являются предельно допустимая осадка и разность осадок частей или отдельных фундаментов, приемлемые для данной конкретной конструкции с точки зрения сохранения ею прочности и эксплуатационной пригодности.

1.1.3. При проектировании усиления для каждого здания или сооружения необходимо прогнозировать ожидаемые абсолютные осадки и разности их в отдельных точках сооружения в плане до усиления и после него.

Величины осадок зависят от:

— инженерно-геологических и гидрогеологических условий месторасположения реконструируемого или реставрируемого объекта;

— интенсивности нагрузок в отдельных его частях, а также интенсивности загружения отдельных частей здания при его реконструкции в связи с заменой перекрытий, надстройкой и т.п.

— физико-механических характеристик грунтов основания, залегающих на различных глубинах;

— способности сооружения следовать за осадками грунта, иначе говоря, от общей его жесткости или жесткости отдельных его конструктивных элементов.

1.1.4. Началу проектирования усиления должны предшествовать инженерно-геологические изыскания на участке размещения объекта ( 2, 6, 8). Данные этих изысканий должны содержать достаточно полное описание конструкций существующих фундаментов, грунтов основания на требуемую глубину и их физико-механические характеристики, а также сведения о наличии и степени агрессивности грунтовых вод.

Инженерно-геологические изыскания должны осуществляться в соответствии с техническим заданием организации, выполняющей проектирование усиления. Основные требования к инженерно-геологическим изысканиям изложены в соответствующей Главе СНиП ( 15).

1.1.5. В результате проведения инженерно-геологических изысканий должны быть получены следующие данные о:

— местоположении и рельефе территории объекта усиления, климатических и сейсмических условиях, ранее выполнявшихся исследованиях и проводив3ихся усилениях существующих фундаментов, грунтов основания;

— типе, конструкции, материале, глубине заложения существующих фундаментов, степени их сохранности, механических и прочностных характеристиках материала;

— геологическом строении, литологическом составе толщи грунтов, их состоянии и физико-механических свойствах, наблюдаемых неблагоприятных физико-геологических и инженерно-геологических явлениях (карст, оползни, просадки и набухание грунтов, горные подработки и т.п.);

— гидрогеологических условиях с указанием абсолютных отметок уровней грунтовых вод, в том числе на период промерзания, сезонных и многолетних амплитудах их колебаний и величинах расходов;

— опыте местного строительства;

— прогнозе изменения инженерно-геологических условий на участке размещения объекта;

1.1.6. Объем и характер инженерно-геологических изысканий должны удовлетворять требованиям Главы СНиП ( 15) и соответствовать следующим целям:

— определению глубины заложения фундаментов усиления;

— оценке несущей способности грунтов основания;

— выбору наиболее рациональной конструкции усиления;

— выбору, в случае необходимости, методов улучшения свойств грунтов основания;

— выбору наиболее рационального метода производства работ по усилению оснований и фундаментов;

— расчету ожидаемых осадок фундаментов после выполнения усиления и их устойчивости;

1.1.7. Степень детализации геологических условий участка и число разведочных выработок назначается в зависимости от размеров реконструируемых или реставрируемых объектов в плане и сложности геологического строения площадки, но должно быть не менее двух-трех скважин по контуру каждого здания или сооружения.

Глубина проходки разведочных выработок должна обеспечить получение достаточного объема информации для проектирования конструкций усиления.

1.1.8. При проектировании усиления буроинъекционными сваями, а также при выборе метода производства работ по их устройству особое внимание следует обращать на результаты гидрогеологических исследований, являющихся составной частью инженерно-геологических изысканий, проводимых на площадке.

При гидрогеологических исследованиях должны быть выявлены:

— абсолютные отметки появления и установления уровней грунтовых вод;

— скорость и направление потоков грунтовых вод;

— характер сезонных колебаний уровней грунтовых вод во времени, в частности, абсолютные отметки максимальных и минимальных уровней грунтовых вод, а также степень влияния атмосферных осадков на изменение этих уровней;

— фильтрационные свойства водосодержащих пород;

— химический состав грунтовых вод для оценки степени их агрессивности к материалам конструкций усиления.

1.2 Требования к изысканиям.

1.2.1. Объем и состав изыскательских работ для каждого объекта усиления определяется программой, разрабатываемой изыскательской организацией по техническому заданию и с участием проектной организации в соответствии с требованиями Главы СНиП ( 15) и других действующих нормативных документов на изыскательские работы по исследованию грунтов оснований зданий и сооружений.

1.2.2. Все виды инженерных изысканий для разработок проектов усиления буроинъекционными сваями должны осуществляться в комплексе проектно-изыскательских работ, как правило, на стадии проекта (рабочего проекта) в составе, обеспечивающем получение:

а. предварительных данных, позволяющих проектной организации определить целесообразность применения инъекционного метода усиления грунтов основания и фундаментов, в том числе, буроинъекционных свай по результатам обследования существующих фундаментов, бурения скважин, проходки шурфов, лабораторных исследований грунтов и грунтовых вод;

б. полных данных, требуемых для разработки проекта усиления (параметров свай — длины, диаметра, их несущей способности), полученных с учетом бурения скважин, зондирования и испытаний грунтов статической нагрузкой штампами в пределах контуров площадки (участка) исследуемых объектов. При необходимости проводятся также испытания свай статической нагрузкой в соответствии с дополнительным техническим заданием.

Примечания к 1.2.2.

1. Статические испытания буроинъекционных свай следует производить с соблюдением требований ГОСТ ( 16), а также в соответствии с положениями 3.4. настоящих «Методических рекомендаций»

2. Предусмотренные подпунктом 1.2.2а изыскательские работы могут не производиться или производиться в сокращенном объеме, если данные, требуемые для принятия технического решения и определения вида усиления, могут быть получены из фондовых материалов проектных, изыскательских и других организаций. Это положение не относится к исследованиям фундаментов усиляемых объектов, по состоянию которых и должен определяться вид и объем усиления.

3. Если какой-либо из перечисленных в 1.2.2. элементов исследований предусмотрен программой, то повторяемость его должна быть для каждого обследуемого объекта не менее:

— буровых скважин — 3;

— статических испытаний свай — 2;

— испытаний грунтов статической нагрузкой штампами — 2.

4. Количество и порядок отбора образцов грунта для производства лабораторных исследований устанавливается в соответствии с программой работ и требованиями действующих нормативных документов на исследования грунтов оснований зданий и сооружений, в том числе, обязателен отбор образцов грунтов, залегающих непосредственно под подошвой существующих фундаментов и под нижними концами свай усиления.

1.2.3. Глубину бурения разведочных скважин, предусматриваемую в программе изыскательских работ с учетом конкретных инженерно-геологических условий участка и характера реконструируемых или реставрируемых зданий (сооружений), следует назначать ниже проектируемой глубины заложения нижних концов буроинъекционных свай усиления в нескальных грунтах, как правило, не менее чем на 5 метров.

В случае опирания или заделки буроинъекционных свай усиления в скальные грунты, глубина бурения разведочных скважин должна быть не менее чем на 1,5 м ниже концов свай. При наличии в скальных грунтах каверн, карста, прослоев более слабых грунтов и других неоднородностей количество и глубина бурения скважин назначается по программе изыскательских работ, исходя из особенностей инженерно-геологических условий исследуемой площадки.

Примечания к 1.2.3.

1. В техническом задании на проведение инженерных изысканий ориентировочную длину свай для назначения глубины бурения разведочных скважин допускается определять по данным о грунтах, полученным из фондовых материалов проводившихся ранее на данной площадке инженерно-геологических изысканий.

2. Для свай, работающих на выдергивание, глубина бурения разведочных скважин и зондирования должна быть не менее 2-х метров ниже концов 1 сваи.

3. Плотность песчаных грунтов основания должна определяться в условиях их природного залегания по данным зондирования или, в случае, когда это возможно — по образцам грунтов ненарушенной структуры, отобранным из шурфов или скважин в соответствии с требованиями нормативных документов на исследования грунтов оснований зданий и сооружений.

ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛЕНИЯ.

2.1. Рекомендуемая область применения усиления грунтов основания и фундаментов реставрируемых и реконструируемых объектов инъекционными методами.

2.1.1. Целесообразность применения усиления грунтов основания и фундаментов инъекционными методами должна определяться конкретными условиями работ и обоснована технико-экономическим сравнением вариантов проектных решений.

2.1.2. Необходимость усиления грунтов основания и фундаментов зданий и сооружений вызывается:

— потерей прочности или устойчивости, частичной или полной, конструкций существующих фундаментов;

— развитием недопустимых по величине и неравномерности осадок сооружения или отдельных его частей, вызываемых потерей прочности грунтов основания и, как следствие, разрушением конструкций фундаментов;

— увеличением эксплуатационных нагрузок, связанным с изменениями в конструктивной схеме усиляемого объекта за счет замены несущих элементов при производстве работ, заменой оборудования на более тяжелое, изменением этажности, устройством заглубленных помещений под существующим зданием или сооружением и т.п.

2.1.3. Укрепительная цементация рекомендуется к применению в следующих основных случаях:

— усиление грунтов основания на контакте «фундамент-грунт» при недостаточной природной прочности грунтов основания в этой зоне, либо в случае разру3ения зоны контакта (гниение лежней, суффозия);

— усиление конструкций существующих фундаментов при потере прочности материала кладки фундаментов или связующего раствора, а также увеличении действующих на фундаменты нагрузок;

2.1.4. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

— усиление грунтов основания для стабилизации осадок существующих зданий и сооружений;

— усиление грунтов основания и фундаментов существующих зданий и сооружений при изменении в процессе реставрации или реконструкции конструктивной схемы объекта усиления;

— реставрация, реконструкция или строительство в сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях;

— реставрация, реконструкция или строительство в отдаленных или труднодоступных районах;

— при использовании свай в качестве анкеров при строительстве подземных сооружений типа подпорных стен, включая так называемые «сетчатые».

2.2. Основные принципы проектирования

2.2.1. Проектирование укрепительной цементации существующих фундаментов и контакта «фундамент-грунт» должно предшествовать проектированию буроинъекционных свай и включает, в зависимости от вида и состояния существующего фундамента, расчет количества, диаметра, длины и угла наклона цементационных скважин, определение планового положения скважин, а также подбор составов инъекционных растворов, разработку технологической схемы цементации и определение объемов работ.

2.2.2. Стадийность проектирования и состав проекта усиления определяется заданием на проектирование в соответствии с СН.

2.2.3. Предварительные размеры (диаметр и длина) буроинъекционных свай назначаются с учетом инженерно-геологических условий площадки, нагрузки, которую должны воспринимать сваи, вида и состояния усиляемого фундамента, а также несущей способности свай, прогнозируемой в соответствии с опытом проектировщика или определяемой в соответствии с требованиями нормативной литературы ( 5, 16).

2.2.4. Расчет буроинъекционных свай по прочности материала ствола выполняется в соответствии с требованиями СНиП ( 15).

2.2.5. При расчете буроинъекционных свай по прочности материала ствола сваю следует рассматривать как упругий стержень с начальным прогибом, жестко защемленный в грунт в сечении, где модуль деформации грунта Е > 5 Мпа.

Учет продольного изгиба производится по методу, предполагающему потерю устойчивости сваи в слабом грунте при Е Рис. 6

2.2.6. При проектировании усиления фундамента, на который действуют одновременно вертикальные и горизонтальные нагрузки, необходимо стремиться к тому, чтобы центр тяжести сечения свай в любом разрезе, перпендикулярном к линии равнодействующей, находился на этой линии (рис. 6).

2.2.7. Армирование буроинъекционных свай выполняется по расчету или назначается конструктивно. Сваи армируются одиночными арматурными стержнями, сварными каркасами, жесткой арматурой в виде проката черных металлов или металлическими трубами. Арматура сваи может быть однородной по длине и комбинированной, например, труба или прокат в зоне действия изгибающего момента и каркас или одиночный стержень на остальной длине сваи. В отдельных случаях армирование сваи может производиться нержавеющими металлами или другими, не подвергающимися коррозии материалами.

2.2.8. Арматура буроинъекционных свай должна иметь фиксирующие элементы, центрирующие ее в скважине (рис. 7) и обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона. Расстояние между фиксаторами по длине каркаса должно быть не более 6 диаметров скважины, а толщина защитного слоя — не менее 2.5 см.

2.2.9. Конструкция сварного стыка рабочей арматуры каркасов должна обеспечивать его равнопрочность и удобство производства работ по инъектированию бетона в скважину.

2.2.10. Совместная работа свай усиления и ростверка должна быть обеспечена надежной заделкой сваи, величина которой определяется расчетом и не должна быть менее пяти диаметров сваи при бурении с глинистой промывкой и не менее четырех диаметров при бурении с продувкой воздухом независимо от наличия трубы-кондуктора.

2.2.11. При невозможности выполнения требований п.2.2.10. должно быть предусмотрено усиленное армирование или уширение ствола сваи в месте примыкания сваи к подошве ростверка. Отношение диаметра уширенной части к диаметру скважины в пределах фундамента должно составлять не менее 1,15. Диаметр скважины может быть увеличен промывочной жидкостью при бурении и опрессовкой свежеуложенного раствора.

2.2.12. Проектирование усиления оснований и фундаментов буроинъекционными сваями включает разработку следующих вариантов передачи нагрузок от сооружения на вновь устраиваемый фундамент: безростверковый, ростверковый, подведение нового фундамента под усиливаемый и комбинированный (рис. 8).

2.2.13. При усилении существующих фундаментов следует максимально использовать несущую способность усиливаемого фундамента. Расчет по 1 и 2 группам предельных состояний необходимо производить с учетом совместной работы усиляемого фундамента и буроинъекционных свай.

2.2.14. При проектировании усиления углы наклона буроинъекционных свай и схему их расстановки следует принимать, стремясь к передаче на сваи осевых нагрузок, исключая по возможности моментные и горизонтальные нагрузки.

2.2.15. При проектировании усиления необходимо учитывать возможное изменение статической схемы работы конструкций, например, фундаментной плиты, в связи с переносом части нагрузки на буроинъекционные сваи (рис. 9).

2.2.16. При проектировании усиления принцип размещения свай в плане усиляемого объекта должен учитывать тип применяемого для производства работ оборудования.

2.2.17. В отдельных, наиболее сложных, случаях, определяемых проектной организацией, для уточнения несущей способности буроинъекционных свай усиления в конкретных условиях следует назначить проведение статических испытаний опытных буроинъекционных свай в соответствии с требованиями ГОСТ ( 16) и разделом 3.4 настоящих «Методических рекомендаций».

В результате испытаний должны быть установлены:

— начальный коэффициент жесткости С, кН/м;

— предельная нагрузка на сваю Р, кН;

— расчетная нагрузка, допускаемая на сваю Р, кН;

— осадка при расчетной нагрузке S, мм.

2.2.18. Рабочая документация по усилению оснований и фундаментов с помощью буроинъекционных свай должна включать:

— заглавный лист проекта с ситуационным планом участка работ, таблицу состава проекта, ведомостями объемов работ и потребных материалов, пояснениями к проекту;

— план цементационных скважин при цементации существующих фундаментов и контакта «фундамент-грунт»;

— сечения (разрезы) фундаментов с цементационными скважинами;

— технологические схемы цементации (по усмотрению проектной организации);

— план свайного поля при усилении оснований и фундаментов буроинъекционными сваями;

— разрезы (сечения) по усиляемым фундаментам с буроинъекционными сваями;

— конструкции буроинъекционных свай усиления, чертежи арматурных каркасов;

— технологические схемы устройства свай усиления (по усмотрению проектной организации);

— технологические схемы линий подачи растворов;

— технологические схемы коммуникаций;

— рабочую документацию на устройство растворных узлов со схемами размещения рабочего оборудования.

2.3. Расчет буроинъекционных свай по несущей способности.

2.3.1. При расчете несущей способности буронабивных свай следует руководствоваться требованиями главы СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты. Нормы проектирования» и настоящими «Рекомендациями».

2.3.2. При расчете буроинъекционных свай по прочности материала сваю следует рассматривать как упругий стержень с начальным прогибом, жестко защемленный в грунте в сечении, где модуль деформации грунта Е > 5 МПа. Учет продольного изгиба производится c использованием метода, предполагающего потерю устойчивости сваи в слабом грунте (Е N» помимо эксцентриситета, определяемого из статического расчета конструкций, должен приниматься во внимание случайный эксцентриситет « е₀», обусловленный возможным искривлением скважины при бурении. Эксцентриситет « е₀» определяется умножением относительного искривления оси сваи (Табл. 3.1) на расчетную длину полуволны ее изгиба « l₀» (Табл. 3.2).

2.3.5. Расчет буроинъекционных свай по прочности материала выполняется в соответствии с требованиями раздела 3 главы СНиП 2.03.01-84, при этом значения коэффициента « h», учитывающего влияние прогиба на эксцентриситет продольного усилия «е», следует определять по формуле

где N — осевая сжимающая нагрузка на сваю;

N_кр — условная критическая сила, определяемая по указаниям главы СНиП 2-25-75.

2.3.6. Несущая способность буроинъекционной сваи-стойки определяется в соответствии с п.5.4 главы СНиП 2.02.03-85.

2.3.7. Несущую способность висячей буроинъекционной сваи» Ф«, работающей на осевую сжимающую нагрузку, следует определять по формуле

где m — коэффициент условий работы свай в грунте, принимаемый равным 1;

m _R — коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи, принимаемый равным 1;

R — расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, принимаемое по СНиП 2.02.03-85;

F — площадь опирания сваи, принимаемая равной: для свай без уширения — площади поперечного сечения ствола сваи, для свай с уширением — площади поперечного сечения уширения;

u — периметр ствола сваи, определяемый по диаметру скважины, обсадной трубы или шнека;

m _f1 — коэффициент условий работы 1-го слоя грунта вдоль боковой поверхности ствола сваи;

f₁ — расчетное сопротивление 1-го слоя грунта на боковой поверхности ствола, принимаемое по данным лабораторных исследований;

l₁ — толщина 1-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи.

Относительное искривление осей свай при различных способах проходки скважин

Источник