Методы усиления фундаментов мелкого заложения

4.1. Классификация методов усиления

Выбор метода усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения (как столбчатых, так и ленточных) зависит от причин, вызывающих необходимость такого усиления, конструктивных особенностей существующих фундаментов и инженерно-геологических условий строительной площадки [1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 11, 12, 13, 54].

Известно, что проектирование усиления фундаментов почти всегда сложнее проектирования новых конструкций. Это объясняется тем, что в каждом случае усиления приходится считаться с условиями эксплуатации объекта, со стесненными условиями работы, с разнообразием проявления деформаций зданий и сооружений и др.

Применяемые в настоящее время методы усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения можно классифицировать в зависимости от конструктивно-технологических способов их выполнения (табл. 4.1).

Таблица 4.1. Классификация методов усиления и реконструкции фундаментов мелкого заложения

Метод усиления или реконструкции	Условия применения
Усиление кладки фундаментов цементацией пустот	При образовании пустот в швах кладки и небольшом разрушении материала фундамента; нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно
Частичная замена кладки фундамента	При средней степени разрушения материала фундамента; нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно; при достаточной несущей способности основания
Устройство обойм: без уширения подошвы фундамента	При значительном разрушении материала фундамента; нагрузка на фундамент не увеличивается или увеличивается незначительно; при достаточной несущей способности основания
с уширением подошвы фундамента	При увеличении нагрузки на фундамент и недостаточной несущей способности основания
Подведение конструктивных элементов под существующие фундаменты: плит столбов стены

При большой толще слабых грунтов в основании
При неглубоком залегании несущего слоя грунта
То же, а также в случае увеличения глубины заложения фундамента при устройстве подвалов, при необходимости передачи нагрузки на более прочные грунты Подведение новых фундаментов При коррозионном или ином разрушении фундамента; при необходимости значительного увеличения нагрузок, глубины заложения и изменении конструкций подземной части зданий и сооружений Усиление вдавливаемыми сваями При значительном увеличении нагрузок; при наличии подстилающих прочных грунтов; при невозможности проведения работ непосредственно под подошвой фундамента Подведение свай под подошву фундамента В маловлажных грунтах; при небольшой глубине существующего фундамента и невозможности уширения его подошвы Пересадка на выносные сваи В водонасыщенных грунтах; при относительно большой глубине залегания прочного слоя грунта Усиление буронабивными сваями При значительном увеличении нагрузок и большой толще слабых грунтов в основании: в сложных условиях реконструкции и строительства Усиление корневидными буроинъекционными сваями То же, а также при невозможности частичной разборки существующих фундаментов и в стесненных условиях строительства Усиление конструкциями, возводимыми способом «стена в грунте» При значительном увеличении нагрузок; в сложных условиях реконструкции подземных частей зданий и сооружений Усиление фундаментов опускными колодцами Передача части нагрузок на дополнительные фундаменты При сложных сочетаниях нагрузок и в особых условиях выполнения работ по реконструкции Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные и ленточных в плитные При значительных неравномерных деформациях основания; изменении величины нагрузок и статической схемы работы фундаментов; установке дополнительного оборудования; изменении конструктивной схемы здания или сооружения; необходимости значительного повышения жесткости здания Возвращение просевшего фундамента в первоначальное или горизонтальное положение При просадке и значительном перекосе (крене) фундаментов для исправления положения эксплуатируемых зданий или сооружений в случае сохранения их устойчивости Повышение жесткости фундаментов (устройство дополнительных железобетонных поясов в ленточных фундаментах; устройство связей-распорок с одновременным усилением ленточных или столбчатых фундаментов) При больших неравномерных осадках основания, например на подрабатываемых территориях, просадочных и других сложных грунтовых условиях Уменьшение силовых воздействий на фундаменты со стороны смещающегося грунтового массива (устройство компенсационных траншей вокруг фундаментов; разделение фундаментов деформационными швами; локализация деформации смещающегося грунтового массива с помощью скважин глубокого бурения)

На эти способы большое влияние оказывают условия, в которых находятся фундаменты: степень их разрушения, величины нагрузок, передаваемых на них, особенности конструктивной схемы здания или сооружения, инженерно-геологические и гидрогеологические условия.

Работы по предотвращению развития аварийных деформаций зданий включают усиление надземных и подземных конструкций зданий, фундаментов, а иногда и укрепление оснований. Возможны различные сочетания конструктивных мероприятий по восстановлению и реконструкции зданий и сооружений.

Швец В.Б., Феклин В.И., Гинзбург Л.К. Усиление и реконструкция фундаментов

Источник

Способ усиления фундамента мелкого заложения

Владельцы патента RU 2672699:

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления фундаментов мелкого заложения как строящихся зданий и сооружений, так и существующих при их реконструкции и ремонте. Способ усиления фундамента мелкого заложения включает выполнение скважины через тело фундамента до проектной глубины вращающимся по часовой стрелке полым буровым шнеком с установленным на его нижнем конце буровым долотом с подвижным элементом, последующее его извлечение с изменением направления вращения шнека и одновременной подачей через его полость мелкозернистого бетона. В качестве бурового долота с подвижным элементом используют буровую головку с раскрывающимися лопастями, через которую при подъеме шнека подают рабочий раствор под давлением 0,6-0,8 МПа, при этом по мере подъема бурового шнека давление рабочего раствора постепенно с диапазоном 0,2-0,3 МПа/м увеличивают до 1,2-1,6 МПа, образуя сваю конической формы с уширением под подошвой усиливаемого фундамента. Технический результат состоит в уменьшении числа технологических операций, снижении трудоемкости производства работ по усилению фундаментов, увеличении несущей способности при изготовлении буроинъекционной конической сваи. 3 ил.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано для усиления фундаментов мелкого заложения как строящихся зданий и сооружений, так и существующих при их реконструкции и ремонте.

Известен способ усиления фундаментов, включающий бурение через фундамент скважины до проектной отметки, получение уширений и нагнетание мелкозернистого бетона с последующим устройством буроинъекционной сваи (см. патент RU 2360071, МПК Е02D 27/08 — аналог).

Известен способ образования буроинъекционной сваи, включающий выполнение скважины до проектной глубины вращающимся по часовой стрелке полым буровым шнеком с установленным на его нижнем конце буровым долотом с подвижным элементом, последующее его извлечение с изменением направления вращения шнека (против часовой стрелки) и одновременной подачей через его полость мелкозернистого бетона (см. патент RU 2327007, МПК Е02D 5/34 — прототип).

Общим недостатком известных технических решений является значительное количество технологических операций и более низкая несущая способность устраиваемых свай.

Техническим результатом является уменьшение числа технологических операций, снижение трудоемкости производства работ по усилению фундаментов, а также увеличение несущей способности при изготовлении буроинъекционной конической сваи.

Технический результат достигается тем, что в способе усиления фундамента мелкого заложения, включающем выполнение скважины через тело фундамента до проектной глубины вращающимся по часовой стрелке полым буровым шнеком с установленным на его нижнем конце буровым долотом с подвижным элементом, последующее его извлечение с изменением направления вращения шнека и одновременной подачей через его полость мелкозернистого бетона, согласно изобретению в качестве бурового долота с подвижным элементом используют буровую головку с раскрывающимися лопастями, через которую при подъеме шнека подают рабочий раствор под давлением 0,6-0,8 МПа, при этом по мере подъема бурового шнека давление рабочего раствора постепенно с диапазоном 0,2-0,3 МПа/м увеличивают до 1,2-1,6 МПа/м, образуя сваю конической формы с уширением под подошвой усиливаемого фундамента.

Новизна способа заключается в том, что изменена форма сваи для усиления фундаментов мелкого заложения за счет применения разработанной конструкции буровой головки, устанавливаемой на острие буроинъекционной сваи. Использование данного способа усиления фундаментов мелкого заложения позволяет снизить количество технологических операций и получить буроинъекционную сваю конической формы, обладающую большей несущей способностью в сравнении с цилиндрической.

По данным патентной и научно-технической литературы не обнаружено подобного решения, что свидетельствует об изобретательском уровне предложения.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показано бурение скважины через существующий фундамент здания и достижение проектной отметки буроинъекционной сваи; на фиг. 2 — формирование буроинъекционной конической сваи при смене первоначального направления поступательно-вращательного движения буровой головки; на фиг. 3 — изъятие буровой головки из скважины.

Способ усиления фундамента мелкого заложения осуществляется следующим образом. Предварительно выполняют скважину через тело фундамента до проектной глубины вращающимся по часовой стрелке полым буровым шнеком с установленным на его нижнем конце буровым долотом с подвижным элементом, последующее его извлечение с изменением направления вращения шнека и одновременной подачей через его полость мелкозернистого бетона. В качестве бурового долота с подвижным элементом используют буровую головку с раскрывающимися лопастями, через которую при подъеме шнека подают рабочий раствор под давлением 0,6-0,8 МПа. По мере подъема бурового шнека давление рабочего раствора постепенно с диапазоном 0,2-0,3 МПа/м увеличивают до 1,2-1,6 МПа, образуя сваю конической формы с уширением под подошвой усиливаемого фундамента.

Для усиления фундамента буроинъекционная коническая свая устраивается в пробуренной через существующий фундамент мелкого заложения 1 скважине 2. Свая содержит тягу из нескольких штанг 3, соединенных между собой соединительными муфтами 4. На нижней штанге 5 расположена съемная буровая головка 6, состоящая из трех шарнирно закрепленных буровых лопастей 7, через который подают рабочий раствор 8.

Усиление существующего фундамента здания или сооружения буроинъекционной конической сваей выполняется в следующей последовательности:

На штангу 5 накручивают буровую головку 6 и посредством бурильной техники погружают через существующий фундамент 1 в грунт, устраивая скважину 2. В процессе погружения сваю наращивают при помощи штанг 3, соединяя их соединительными муфтами 4. При достижении проектной отметки происходит смена направления вращения и подъем конструкции сваи с одновременной подачей под давлением 0,6-0,8 МПа рабочего раствора 8 через буровую головку 6. Подача раствора под давлением способствует уплотнению грунта в околосвайном пространстве, а также расширению диаметра сваи. По мере подъема конструкции сваи давление рабочего раствора постепенно с диапазоном 0,2-0,3 МПа/м увеличивается до 1,2-1,6 МПа. При этом буровые лопасти 7 раскрываются под действием трения о грунт и выходящего под давлением рабочего раствора 8 из буровой головки 6, формируя буро-инъекционную коническую сваю. Вышеуказанные значения давления подачи раствора принимаются в зависимости от грунтовых условий строительной площадки. При большем давлении подачи раствора возможно разрушение существующего фундамента. При достижении буровой головкой 6 подошвы фундамента мелкого заложения 1 происходит смена направления вращения лопастей 7 буровой головки 6, вследствие чего они складываются. После этого буровая головка 6 изымается из скважины 2.

Способ усиления фундамента мелкого заложения, включающий выполнение скважины через тело фундамента до проектной глубины вращающимся по часовой стрелке полым буровым шнеком с установленным на его нижнем конце буровым долотом с подвижным элементом, последующее его извлечение с изменением направления вращения шнека и одновременной подачей через его полость мелкозернистого бетона, отличающийся тем, что в качестве бурового долота с подвижным элементом используют буровую головку с раскрывающимися лопастями, через которую при подъеме шнека подают рабочий раствор под давлением 0,6-0,8 МПа, при этом по мере подъема бурового шнека давление рабочего раствора постепенно с диапазоном 0,2-0,3 МПа/м увеличивают до 1,2-1,6 МПа, образуя сваю конической формы с уширением под подошвой усиливаемого фундамента.

Источник

Способ усиления фундаментов мелкого заложения

Патент 2182947

Способ усиления фундаментов мелкого заложения

Изобретение относится к области строительства подземной части здания и используется для повышения несущей способности фундаментов на естественном основании при его неудовлетворительном состоянии: наличие трещин, расслоение и растрескивание тела фундамента. Способ усиления фундаментов мелкого заложения включает бурение скважин в теле фундамента, нагнетание цементного раствора в тело фундамента. Новым является то, что отрывку траншеи, бурение скважин осуществляют на всю длину фундамента параллельно подошве, причем скважины армируют каркасами и нагнетают цементным раствором, при этом скважины располагают так, чтобы границы зон цементации от каждой скважины соприкасались между собой, подошвой и стенками фундамента, а радиус зон цементации определяют по приведенной зависимости. Технический результат изобретения состоит в повышении несущей способности фундамента, за счет чего снижается величина деформаций здания в целом. 2 ил.

Способ относится к области строительства подземной части здания и используется для повышения несущей способности фундаментов на естественном основании при его неудовлетворительном состоянии (наличие осадочных трещин, расслоение и растрескивание тела фундамента).

Известен способ, когда при недостаточной несущей способности фундамента увеличивают площадь его подошвы с помощью монолитных железобетонных банкеток (Штоль Т. М. , Теличенко В.И., Феклин В.И. «Технология возведения подземной части зданий и сооружений», М., Стройиздат, 1990; с. 234, 237, рис. 9.6, 9.10).

Недостатками данного способа являются: — необходимость отрывки котлованов с обеих сторон фундаментов; — насечка и очистка поверхности фундаментов; — установка опалубки.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению является способ усиления фундаментов мелкого заложения, включающий отрывку траншей с противоположных сторон фундамента, пробивку отверстий с каждой стороны, размещение в отверстиях инъекторов, через которые производят нагнетение цементного раствора в тело фундамента (Коновалов П.А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий, М., Стройиздат, 1988, с. 154, 155, рис. 39).

Недостатками этого способа являются: — необходимость пробивки большого количества отверстий; — возможна утечка раствора через фундамент; — разработка траншеи на всю длину обнажает грунты основания, что может привести к выдавливанию грунтов из-под подошвы фундаментов и последующей неравномерной осадке.

Задачей данного изобретения является повышение несущей способности фундамента, за счет чего снижается величина деформаций здания в целом.

Поставленная задача достигается тем, что в способе усиления фундаментов мелкого заложения, включающем отрывку траншеи, бурение скважин в теле фундамента, при этом бурение осуществляют на всю его длину параллельно подошве, скважины армируются каркасом и нагнетаются цементным раствором. Причем скважины располагают так, чтобы границы зон цементации от каждой скважины соприкасались между собой, подошвой и стенками фундамента, а радиус зон цементации определяют по следующей зависимости: где К_ф — коэффициент фильтрации тела фундамента до цементации, м/ч; t — время продвижения раствора в теле фундамента на расстояние R, ч; Н — величина давления раствора в скважине, кПа; r — радиус скважины, м; n — величина пористости материала фундамента, %; _ относительный кинематический коэффициент вязкости раствора, б/р.

Сущность способа усиления фундаментов поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен поперечный разрез фундамента с расположением армированных скважин. На фиг. 2 показан продольный разрез фундамента. В теле фундамента 1 расположены скважина 2 с арматурным каркасом 3, заполненные цементным раствором 4 с образованием зон цементации 5. Скважины расположены таким образом, чтобы границы зон цементации 5 от каждой скважины соприкасались между собой, подошвой фундамента 1 и его стенками 7.

Пример Для разработки проекта усиления под колонну бутового фундамента толщиной 1,6 м были проведены инженерно-геологические и лабораторные исследования, в результате которых определены следующие характеристики нагнетаемого раствора и материала фундамента: — коэффициент фильтрации К_ф=0,1 м/ч; при давлении Н= 100 кПа и радиусе скважины r = 0,05 м время движения раствора на расстояние R до ближайшей грани фундамента t=0,3 ч, относительный коэффициент кинематической вязкости раствора при температуре 20 o С, = 0,46 и пористость бутовой кладки n=61%. Подставим эти значения в формулу и определим радиус цементации Эффективность способа усиления достигается за счет упрочнения материала тела фундамента, снижения трудозатрат и расхода материалов.

Упрочнение тела фундамента позволяет увеличить нагрузку на фундамент и повысить устойчивость зданий и сооружений.

Способ усиления фундаментов мелкого заложения, включающий бурение скважин в теле фундамента, нагнетание цементного раствора в тело фундамента, отличающийся тем, что отрывку траншеи, бурение скважин осуществляют на всю длину фундамента параллельно подошве, причем скважины армируют каркасами и нагнетают цементным раствором, при этом скважины располагают так, чтобы границы зон цементации от каждой скважины соприкасались между собой, подошвой и стенками фундамента, а радиус зон цементации определяют по следующей зависимости: где К_ф — коэффициент фильтрации тела фундамента до цементации; t — время продвижения раствора в теле фундамента на расстояние R; Н — величина давления раствора в скважине; r — радиус скважины; n — величина пористости материала фундамента; _ относительный кинематический коэффициент вязкости раствора.

Источник