Усиление фундамента с помощью выносных свай

4.5. Усиление фундаментов буронабивными сваями (ч. 1)

Широкое распространение получило усиление фундаментов мелкого заложения выносными буронабивными сваями, которые так же, как и вдавливаемые сваи, передают нагрузку от здания на лежащие ниже прочные грунты. Буронабивные сваи могут использоваться при усилении ленточных и столбчатых фундаментов, при этом располагают их относительно существующего фундамента так же, как и вдавливаемые сваи.

При усилении ленточных фундаментов буронабивными сваями выполняют следующие этапы работ (рис. 4.18):

• I — вдоль стен разрабатывают шурфы или траншеи и устанавливают крепления; в стене над обрезом фундамента пробивают продольную борозду (штрабу), которая промывается, и в нее на растворе укладывают металлическую разгрузочную балку. Балку перед установкой обматывают проволокой. После установки балка может быть забетонирована;
• II — производят бурение скважин, монтируют арматурные каркасы и бетонируют сваи. Бурение выполняют ручным или механизированным способом в зависимости от стесненности площадки и габаритов оборудования;
• III — пробивают сквозные отверстия в существующем фундаменте, устанавливают металлические поперечные балки, необходимые для задавливания свай в грунт и включения их в работу. Поперечные балки необходимы также для более надежного сопряжения ростверка с существующим фундаментом;
• IV — производят задавливание свай в грунт домкратами и заклинивание балок;
• V — устанавливают опалубку и бетонируют ростверк, который выполняется прерывистым или сплошным по всей длине фундамента; в последнем случае достигается более жесткое сопряжение. После схватывания бетона крепление и опалубку снимают, а траншею засыпают грунтом с тщательным трамбованием.

При усилении столбчатых фундаментов по периметру существующего фундамента пробуривают скважины, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют сваи. Головы свай с арматурными выпусками связывают железобетонной обоймой, выполняемой вокруг существующего фундамента. Конструкции железобетонных обойм аналогичные ранее описанным конструкциям. Концы свай заглубляют в прочный слой грунта.

Усиление столбчатого фундамента рассмотрим на примере усиления фундаментов промышленного здания в г. Асбесте. В основании фундаментов залегали глинистые грунты твердой консистенции. В ходе производства монтажных работ посредине здания была обнаружена линза ранее насыпного грунта с 20%-ным содержанием органических включений. После монтажа основных несущих конструкций фундаменты над этим участком получили значительные деформации (от 100 до 300 мм). Деформации были неравномерными, в результате чего одна из колонн сместилась на 100 мм от проектной оси. Деформации привели к образованию трещин в железобетонной колонне, искривлению подкрановых балок и связей между фермами. Было принято решение демонтировать все конструкции здания на участке, где наблюдались аварийные деформации основания, и выполнить новые фундаменты с устройством буронабивных свай, опирающихся на прочные грунты природного сложения (рис. 4.19). Объединение старого и нового фундамента достигалось устройством железобетонной обоймы. По расчету каждый фундамент усиливали восемью буронабивными сваями диаметром 400—800 мм. В расчете работа старого фундамента не учитывалась, вся нагрузка передавалась только через буронабивные сваи. Обоймы выполняли из бетона марки М200. Последовательность выполнения работ описана в работе [63]. Эксплуатация здания показала надежность выполненного усиления.

Источник

Технология усиления свайного фундамента + в каких случаях оно требуется

01.12.2018 2,625 Просмотров

Состояние грунта в большинстве регионов России вызывает сомнение в возможности использования традиционного фундамента.

Возможность подтопления, периодические изменения уровня залегания грунтовых вод, высокие показатели морозного пучения — все эти факторы ставят обычный ленточный фундамент под сомнение.

В подобных случаях принято использовать свайные основания, которые прочно привязаны к глубинным, плотным слоям грунта.

Верхние горизонты, имеющие чрезмерную подвижность и большое количество почвенных вод, становятся не опорными, а промежуточными наслоениями, сквозь которые сваи просто проходят до контакта с прочными уровнями.

Подобные опорные конструкции демонстрируют высокую несущую способность, но и они нередко оказываются слишком слабыми.

Когда требуется усиление свайного фундамента?

Необходимость в усилении свайного фундамента возникает при появлении внешних признаков:

• Трещины, образовавшиеся на бетонном ростверке.
• Перекосившиеся стены дом, свидетельствующие о просадках одного или нескольких углов.
• Появление затруднений при закрывании окон или дверей.
• Образование трещин поперек несущих стен (особенно в верхней части).

Кроме того, необходимость усиления свайного фундамента может быть запланированной:

• Расширение площади этажей, увеличение их количества.
• Строительство дополнительной площади, монтаж тяжелей облицовки (например, отделка натуральным камнем или лицевым кирпичом).
• Создание пристроек, изменяющих конфигурацию постройки и требующих дополнительных опорных конструкций.

Помимо установки дополнительных стволов, широко используется увеличение их толщины, позволяющее существенно увеличить допустимую нагрузку. Все технологии могут быть выбраны только после тщательного обследования фундамента, установки контрольных маяков и проведения качественного анализа состояния всей опорной конструкции в целом.

Нередко возникают ситуации, при которых требуется воздействие на грунт, непосредственно окружающий опоры, без непосредственного вмешательства в их конструкцию.

В любом случае окончательное решение должен принимать опытный строитель, прошедший профессиональную подготовку и способный правильно оценить приоритет тех или иных действий.

Какие существуют виды

Для усиления свайного фундамента принято использовать следующие методики:

Усиление стволов

Наиболее эффективным способом усиления является установка бетонной обоймы. Она устанавливается на всю видимую часть ствола, плюс на подземную часть глубиной до 1 м. Сама обойма представляет собой полую железобетонную конструкцию с толщиной стенок не менее 100 мм.

Монтаж такого кожуха позволит значительно увеличить прочность ствола, поскольку обжатая бетонной обоймой свая становится в несколько раз толще, что создает определенную опорную поверхность. Все трещины или иные дефекты свайного ствола скрываются, их распространение становится невозможным.

Установка дополнительных опор вплотную к имеющимся сваям

Монтаж дополнительных стволов позволяет перераспределить нагрузку и снизить вес, приходящийся на каждую опору. С этой целью используются забивные или, чаще, буронабивные сваи.

Они заливаются в скважины, просверленные в непосредственной близости к основному стволу и работают с ним в паре как одна опора. Методика используется при необходимости увеличить несущую способность фундамента, поскольку исправления состояния старых стволов в данном случае не производится.

Обычно этот способ применяют при надстройке дополнительного этажа, появлении дополнительной нагрузки на опорную конструкцию.

Создание буроинъекционных свай

Изготовление буроинъекционных свай, расположенных в скважинах, пробуренных по периметру проблемных стволов, позволяет увеличить несущую способность ствола, не предпринимая никаких трудоемких или длительных мероприятий.

Необходимо оббурить ствол так, чтобы на каждое ребро приходилась минимум одна скважина диаметром 5-8 см. Затем в полости скважин нагнетают бетон, обычным способом или под давлением (т.н. струйный метод).

Второй вариант предпочтительнее, так как усилие, с которым раствор подается в скважину, расширяет ее стенки и создает давление материала внутри ствола. Это образует напряженную опору, готовую к принятию повышенных нагрузок.

Когда требуется усиление ростверка

Необходимость в усилении ростверка возникает при обнаружении дефектов поверхности, трещин, появлении деформаций несущих балок. Наиболее проблемными являются бетонные ростверки, которые строятся для принятия больших нагрузок.

Если при проектировании или во время строительства была допущена ошибка, то состояние ростверка через некоторое время просигнализирует об этом и заставит принимать неотложные меры.

К числу признаков усталости или недостаточной несущей способности относятся:

• Появление отдельных дефектов поверхности бетона, следы электрохимической коррозии.
• Сквозные трещины, образованные вследствие оседания отдельных опор.
• Старение или изначально неправильно выбранная марка бетона.
• Ошибки армирования.
• Некачественная посадка ростверка на сваи.

Способы монтажа ростверка

Для усиления ростверков применяют следующие методики:

• Торкретирование. Это процедура напыления бетона под давлением, позволяющая создать дополнительный слой нужной толщины. Специфика нанесения обеспечивает высокую плотность вновь образованной бетонной рубашки, способствует заполнению выбоин, залечивает трещины и прочие изъяны.
• Монтаж бетонной обоймы. Проблемный участок ростверка подготавливается, сверлятся сквозные отверстия, сквозь которые пропускаются арматурные стержни. Затем на всю длину намеченного для усиления участка собирают арматурный каркас, жестко связанный со сквозными прутками. Вокруг армпояса строится опалубка, обеспечивающая заданную толщину и ширину обоймы, после чего в полость закачивают бетон. Иногда в качестве опалубки используются специальные конструкции, которые плотно обжимаются вокруг ленты ростверка и заполняются бетоном.
• В сложных случаях перед монтажом бетонной обоймы устанавливают «стену в грунте». Эта методика предусматривает монтаж механической отсечки между стенами траншеи и боковыми поверхностями ростверка. Такой способ позволяет работать, не опасаясь прибывающих грунтовых вод, осыпающихся стенок траншеи и т.п.

Технология установки

Для усиления всего фундамента в целом используются следующие методики:

Инъекции

В районе опор бурят тонкие скважины, в которые нагнетают специальные закрепляющие составы.

В зависимости от типа грунта могут быть применены:

Технология применения всех составов одинакова, разница лишь в химическом составе грунта. Введенный в скважину раствор пропитывает грунт на определенном расстоянии, вступает с ним в реакцию и образует прочную и жесткую породу с высокой несущей способностью.

Иногда вместо скважин используют инъекторы — металлические трубы с перфорацией для подачи состава в грунт. Они погружаются на 6-8 м посредством пневмомолотов, а извлекаются гидравлическими домкратами или копровыми механизмами.

Обжиг

Еще один способ укрепления грунта в районе заложения свай. По периметру бурятся скважины, в которые через систему специальных форсунок подается топливо и воздух для наддува. В результате в скважине образуется давление до 5мПа, а горение при высокой температуре изменяет физические свойства грунта и существенно укрепляет его, повышает плотность и прочность.

В зависимости от типа используемого топлива и от времени производства процедуры, имеется возможность закреплять грунт на глубину до 30 м.

Помимо этих методик активно используются уже рассмотренные технологии усиления стволов и ростверка, применяющиеся совместно с операциями по закреплению грунта.

Полезное видео

В данном видео вы узнаете, как произвести усиление свайного фундамента:

Заключение

Мероприятия, направленные на усиление свайного фундамента, являются вынужденными и чаще всего становятся следствием ошибок, допущенных на стадии проектирования. Исключением могут быть лишь ситуации с необходимостью строительства крупных пристроек, расширением дома, увеличением этажности.

Все эти работы требуют предварительного расчета, скрупулезного соблюдения технологии строительства и применения только высококачественных строительных материалов.

Если все действия выполняются на должном уровне, результатом станет увеличение прочности и несущей способности основания, продление срока службы как фундамента, так и всего дома.

Источник

Усиление фундаментов вдавливаемыми сваями

В особо сложных случаях усиления фундаментов мелкого заложения, когда нагрузку от здания надо передать на глубоко залегающие прочные грунты, особенно при наличии высокого уровня грунтовых вод, используют вдавливаемые сваи [2]. Усиление фундаментов сваями (сборными железобетонными или из отдельных сплошных или трубчатых элементов) производится двумя способами: пересадкой фундаментов на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента.

Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи могут устраиваться как с каждой стороны ленточного фундамента
(рис. 2.10, а), так и с одной его стороны в один или два ряда (консольные и рычажные системы) (рис. 2.10, б). Для пересадки столбчатых фундаментов сваи могут располагаться с двух противоположных сторон подошвы (рис. 2.10, в) или вокруг нее (рис. 2.10, г). Сваи, подводимые под подошву фундамента, можно также располагать в один или несколько рядов в зависимости от конструкции существующего фундамента.

Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента – при низком. Сваи располагают одну от другой на расстоянии не менее 3d.

Головы свай с усиливаемым фундаментом соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов).

Рис. 2.10. Схемы размещения выносных свай при усилении
ленточных и столбчатых фундаментов

1 – усиливаемый фундамент; 2 – свая; 3 – железобетонный пояс;
4 – рандбалки, 5 – поперечная балка; 6 – рычажный ростверк;

7 – железобетонная обойма

Если усиливаемые фундаменты не имеют достаточной прочности, то их укрепляют обвязочными балками. Для лучшей передачи нагрузки от усиливаемого фундамента на сваи применяют проходящие через него поперечные металлические и железобетонные балки. Длина свай устанавливается в зависимости от характеристики грунтов, размеров поперечного сечения свай и нагрузок на фундамент.

При проектировании усиления работа старого фундамента, как правило, в расчетах не учитывается. Вся нагрузка от существующего здания, а также и дополнительная должны быть восприняты свайным фундаментом. Для предварительных соображений несущую способность свай определяют по расчету, уточнение ее производится путём испытания пробных свай статической нагрузкой непосредственно на строительной площадке, где производится усиление.

При усилении фундамента выносными сваями добиваются надежного сопряжения старого фундамента со сваями [2]. В фундаменте или при необходимости в стене устанавливают в продольных штрабах ранд балки. Кроме того, в фундаменте или стене пробивают сквозные гнезда, в которые заводятся поперечные металлические балки. В качестве поперечных могут применяться железобетонные балки. Балки связываются монолитным железобетонным ростверком, который соединяет головы свай (см. рис. 2.10). Сваи выводят до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируют раздельные ростверки. Домкраты устанавливают непосредственно над сваями, чтобы исключить работу ростверка на изгиб. На участке, расположенном между домкратами, фундамент разбирают и бетонируют ступень фундамента, объединяющую оба ряда ростверков. Эта ступень должна быть выполнена так, чтобы смогла работать как жесткий фундамент. Через сутки домкраты снимают. Инвентарные ригели удаляют, старую кладку на этих участках разбирают и заменяют бетоном.

Для столбчатых фундаментов поперечные передаточные балки делают парными и между ними зажимают колонну или фундамент. Для синхронной работы домкраты присоединяют к общему насосу. Давление в домкратах увеличивают ступенями. После каждой ступени делают перерыв для наблюдения за осадкой свай под нагрузкой. Перерыв продолжается до тех пор, пока осадка свай не прекратится. Обжатие свай должно прекращайся, как только прибор, установленный на колонне, отметит малейший ее подъем. При этом давлении сваи получают ту нагрузку, которая будет передаваться от сооружения. После стабилизации осадки свай производится подклинка между рандбалками и поперечными балками, затем устраивают железобетонный пояс.

В случае больших нагрузок иногда возникает необходимость погружения составных свай в два ряда. Сваи размещают под фундаментом, если позволяет его ширина (рис. 2.11, а), или размещают по обе стороны от фундамента при недостаточной его ширине
(рис. 2.11, б), иногда делают консольное уширение (рис. 2.11, в).

Рис. 2.11. Различные схемы усиления фундаментов
составными сваями

1 – существующий фундамент; 2 – сваи; 3 – железобетонные балки;
4 – тяги

Для сопряжения свай со старым фундаментом в нем устраивают отверстия и борозды. Консольные балки соединяют стальными тягами. Предпочтительнее устраивать непрерывные продольные балки, так как они распределяют реакции от свай на большую длину и способствуют увеличению продольной жесткости фундамента.

При проектировании вдавливаемых свай требуется тщательное обследование конструкций здания, так как состояние стен влияет на значения как расчетной нагрузки на сваю, так и максимального усилия погружения; при этом расчетная нагрузка на сваю не должна превышать допустимой нагрузки на участок стены. Шаг свай чаще всего составляет 1,4 -2,5 м.

Пример усиления аварийного фундамента с помощью задавливаемых выносных металлических свай представлен на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Схема усиления фундаментов с помощью

залавливаемых металлических свай

1 – существующий фундамент; 2 – металлические трубчатые сваи;

3 – арматурный каркас оголовка сваи; 4 – оголовок сваи;

5 – монолитные железобетонные балки; 6 – стены здания; 7 – труба для подачи в сваю бетона бетононасосом

Сваи из отрезков металлических труб длиной 1 м, диаметром 237 мм и толщиной стенки 8 мм располагали попарно – с двух сторон стены. Сваи погружали домкратами, которые упирались в железобетонные балки, изготовляемые совместно со сплошным железобетонным поясом, который омоноличивался со сваями. Железобетонный пояс устраивался на уровне пола первого этажа до начала работ по задавливанию свай. Задавливание свай осуществлялось стыкующимися с помощью сварки секциями и одновременно с двух сторон стены (в местах простенков) по всему контуру здания. Для подвески домкрата и равномерного распределения усилия задавливания предусматривалась инвентарная металлическая упорная балка, которая крепилась параллельно стене здания (с каждой ее стороны) к трем соседним железобетонным балкам. После установки последней секции домкрат и инвентарную балку демонтировали, устанавливали арматуру и опалубку оголовка сваи, всю полость трубчатой сваи заполняли бетоном литой консистенции и бетонировали оголовок сваи через отверстие в железобетонной балке.

Полная длина свай составляла от 10 до 15 м (из условия прорезки насыпных грунтов), максимальное усилие задавливания в домкрате допускалось до 350 кН (с учетом веса здания). При невозможности погружения сваи таким усилием до проектной отметки применялось бурение лидирующих скважин диаметром 160 мм (станками ручного бурения). Такой способ усиления фундаментов позволил всю нагрузку от здания передать на прочные глубокозалегающие грунты.

Дата добавления: 2015-10-09 ; просмотров: 4149 ;

Источник