Захватки при усилении фундамента

О шаге захваток при углублении ленточных фундаментов реконструируемых зданий

(2013) Хритин И.В. — О шаге захваток при углублении ленточных фундаментов реконструируемых зданий. Труды международной научно-технической конференции Геотехника Беларуси Наука и практика, Минск

Увеличение глубины заложения фундамента — достаточно распространенный прием, позволяющий передать на основание дополнительную нагрузку, возникающую при реконструкции, в том числе с повышением этажности. Кроме того в практике строительства часто при реконструкции зданий выполняется устройство нового или углубление уже существующего подвала или цокольного этажа. При этом проектируемая отметка подвала зачастую оказывается ниже отметки заложения существующих фундаментов, в связи с чем возникает необходимость в их углублении.

Распространенным способом углубления ленточных фундаментов является подведение под них новых монолитных железобетонных элементов [1]. Подведение осуществляется поэтапно, последовательными или чередующимися захватками вдоль существующего фундамента. Шаг между одновременно выполняемыми захватками является важнейшим критерием при производстве работ, так как от него зависит трудоемкость и сроки выполнения работ. Чем чаще шаг захваток, тем ниже трудоемкость и короче сроки. Однако не менее важным фактором при выборе шага между захватками является необходимость ограничения дополнительных осадок реконструируемого здания. Подавляющее большинство этих зданий имеют не малый срок эксплуатации, а так же могут являться памятникам архитектуры, культуры или зданиям исторической застройки. Предельные дополнительные деформации фундаментов таких зданий, установлены [2] в пределах от 1см до 5см. В работе [3] рекомендован интервал между захватками равный пяти-шести захваткам без учета вида грунта основания.

В экспериментально-технологическом отделении НИИОСП им. Н.М. Герсеванова сделана попытка проанализировать зависимость шага (интервала) между единовременно выполняемыми захватками при углублении фундамента на дополнительные деформации реконструируемого здания. Полученные результаты в виде таблиц и графиков помогут инженеру-конструктору дать предварительную оценку прогнозируемых деформаций здания в результате реконструкции и выбрать оптимальный шаг захваток, обеспечивающий дальнейшую нормальную эксплуатацию данного здания.

Проанализировав спектр существующих геотехнических программ, для решения поставленной задачи был выбран программный комплекс PLAXIS 3D, позволяющий выполнить моделирование изменения НДС массива грунта под фундаментом в пространственной постановке на основании МКЭ.

Рис. 1. Общий вид расчетной модели на этапе устройства захваток первой очереди с интервалом равным трем захваткам.

3D модель включала в себя однородный массив грунта и ленточный фундамент шириной 1,0м и глубиной заложения 2,0м.

При моделировании рассмотрено углубление фундамента на 1,0м подведением железобетонной ленты захватками шириной 1,0м (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид расчетной модели на этапе устройства захваток первой очереди с интервалом равным трем захваткам.

Вычисление прогнозируемых осадок фундамента выполнено с учетом следующей последовательности производства работ:
— этап 1 – разработка грунта под подошвой фундамента для бетонирования захваток первой очереди с шагом 1-5 захваток;
— этап 2 – бетонирование захваток первой очереди;
— этап 3 – разработка грунта под подошвой фундамента для бетонирования захваток второй очереди с шагом 1-5 захваток;
— этап 4 — бетонирование захваток второй очереди;
— и так далее, в зависимости от интервала между одновременно выполняемыми захватками.

Грунтовый массив представлен простой и устойчивой нелинейной моделью грунта Кулона-Мора. В качестве основания фундамента рассмотрен диапазон суглинков в интервале от полутвердых до мягкопластичных с коэффициентами пористости 0,75, 085, 0,95. Прочностные и деформационные характеристики данных грунтов приняты по Приложению Б [2].

Для задания нагрузок (давления под подошвой фундамента) на основание углубляемого фундамента использовано два подхода. Первый подход предусматривал задание нагрузки в пределах значения расчетного сопротивления соответствующего грунта (p=R и p=0,5R), второй задание нагрузки равной фиксированным значениям (p=100кПа, p=200кПа, p=300кПа).

В результате численного многовариантного расчета получены зависимости дополнительных осадок фундаментов зданий в результате их углубления от интервала между одновременно выполняемыми захватками при различных характеристиках грунта основания и давлениях под подошвой данного фундамента.

Первый подход при задании нагрузки под подошвой фундамента показал, что: при давлениях p=0,5R максимальная дополнительная осадка фундамента составит 0,8-1,4см, минимальная – 0,6-0,9см; при давлениях p=R максимальная дополнительная осадка фундамента составит 5,6-24,3см, минимальная – 1,3-2,4см (табл. 1). Минимальные значения осадок выявлены при интервале, между одновременно выполняемыми захватками, равном: при p=0,5R — трем захваткам и более; при p=R – четырем захваткам и более. При данных интервалах между захватками наблюдается стагнация результатов вычисления и дальнейшего уменьшения значения осадок при увеличении интервала не происходит.

Таким образом, в рассмотренных грунтовых условиях прогнозируемые осадки в результате углубления фундаментов реконструируемых зданий захватками, выполняемыми с интервалом в 3-4 захватки, не превышают допустимых значений для зданий и сооружений исторической застройки при давлении под фундаментами в пределах 0,5R и остальных зданий при давлении в пределах R.

Второй подход при заданной нагрузке под подошвой фундамента показал, что прогнозируемые дополнительные осадки реализуются в диапазоне допустимых значений в следующих случаях (рис. 2-4).
1. При давлении под подошвой фундамента p=100кПа:
— здания и сооружения исторической застройки – во всех рассмотренных грунтах за исключением мягкопластичного суглинка с коэффициентом пористости e=0,95;
— остальные здания – для всех рассмотренных грунтов.

2. При давлении под подошвой фундамента p=200кПа:
— здания и сооружения исторической застройки – в тугопластичных суглинках с коэффициентом пористости e=0,75 и e=0,85, в пластичных суглинках с коэффициентом пористости e=0,75;
— остальные здания — во всех рассмотренных грунтах за исключением мягкопластичного суглинка с коэффициентом пористости e=0,95.

3. При давлении под подошвой фундамента p=300кПа:
— здания и сооружения исторической застройки – превышение предельных значений во всех рассмотренных грунтах;
— остальные здания – в полутвердом суглинке, в пластичном суглинке с коэффициентом пористости e=0,75 и e=0,85, в мягкопластичном суглинке с коэффициентом пористости e=0,75.

Следует обратить внимание на то, что полученные данные не учитывают динамические воздействия от строительных механизмов и изменение температурно-влажностного режима грунта основания. Таким образом, реальные значения дополнительных осадок фундаментов могут отличаться в большую сторону.

Заключение

Результаты численного многовариантного расчета позволили дать количественную оценку прогнозируемых дополнительных осадок реконструируемых зданий в результате углубления их фундаментов в зависимости от грунтовых условий, давления под подошвой и шага между одновременно выполняемыми захватками.

Получены данные о наиболее оптимальном интервале между одновременно выполняемыми захватками, равном 3-4 захваткам.

Установлено, что при углублении фундаментов захватками, дополнительные осадки реконструируемых зданий, окажутся в пределах допустимых [2] для зданий исторической застройки и памятников архитектуры при незначительных давлениях под подошвой фундаментов в пределах 0,5R, а для остальных типов зданий при давлении не превышающем R. В случае если давление под фундаментом превышает R (для зданий исторической застройки 0,5R) углубление фундаментов возможно только в комплексе с усилением фундаментов сваями или их разгрузкой на время работ.

1. П. А. Коновалов. Основания и фундаменты реконструируемых зданий/ П. А. Коновалов//ВНИИНТПИ, 4-е издание. – М., 2000. – 181 с.
2. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. – М., 2011.
3. И.Т. Иванов. Усиление оснований, фундаментов и стен жилых зданий/ И.Т. Титов//Издательство министерства коммунального хозяйства РСФСР. – М., 1955. – 73 с.

Источник

Строительство домов

Очень часто стремление повысить жилое пространство дома сходит на нет из-за недостаточной прочности фундамента. Действительно, невозможно значительно увеличить вес постройки без изменений в ее основании, ведь прежний фундамент может лопнуть или усесть. Все это, в свою очередь, провоцирует появление трещин на стенах дома, а в конечно итоге и полное разрушение здания. Также нередко в старых, да и новых домах появляются микротрещинки в стенах. В статье речь пойдет о методах усиления фундаментов.

Содержание:

Перед началом работы над усилением фундамента и основания, следует провести пристальный анализ текущего состояния дома, оценить его возможности, а уже потом заняться работами по его укреплению. Обычно для этого приглашают профессиональных работников со специальным оборудованием либо игнорируют проблему, но можно провести работы и самостоятельно. Усиление фундамента позволяет избежать его полной замены, а ведь она обычно выливается владельцам дома в кругленькую сумму. Чтобы качественно провести все виды работ, следует оценить факторы, влияющие на деформацию фундамента дома, и свести их к минимуму либо полностью устранить.

Установка причины частичного разрушения основания

Изначально неправильная проектировка фундамента, возможно, ошибочный расчет будущей нагрузки на него.

• Несоблюдение технологии во время закладки фундамента.
• Экономия на стройматериалах, использование цемента и других материалов низкого качества.
• Неправильная эксплуатация постройки (например, отсутствие отопления в зимнее время).
• Некачественная гидроизоляция.
• Наклонная местность.
• Существенные изменения важных показателей грунта, которые произошли с момента возведения дома. Так обычно влияют возросший уровень грунтовых вод, перенасыщение почвы водой, вспучивания грунта.
• Масштабные земляные работы, проводимые близ фундамента (ближайшее строительство, прокладка коммуникаций).

• Возросшая нагрузка на основание дома из-за реконструкций или перепланировок.
• Внутренняя или внешняя вибрация (близость к железной дороге, землетрясения и т.д).
• Наводнение или паводок, вызвавшие резкое увлажнение грунта.
• Промерзание грунта.

Изменения в уровне грунтовых вод из-за паводка, затяжных дождей может вызвать пучение. Из-за этого дом будто выдавливается из земли, что приводит к перекосу здания. В данном случае оправдывает себя установка дренажной системы и гидроизоляции основания до усиления фундамента, если их не заложили при возведении. Также следует тщательно исследовать земельный участок для выявления под зданием различных типов грунта. В зависимости от результата принимается решение о правильном усилении основания своими руками.

Обследование укрепляемого основания

• Наружный осмотр позволит проанализировать размеры постройки, текущее состояние несущих стен. Также важно определить нагрузку на фундамент, обнаружить все трещинки и скосы, которые говорят о проблемах с основанием.

• Подземный осмотр должен определить конструкцию и размеры фундамента, какой использовался при закладке материал, характеристики, прочность, а также глубину залегания.

Также существуют ситуации, требующие укрепления основания даже в хорошем состоянии:

• возросшая нагрузка на фундамент (случай, касающийся расширения или возведения новых этажей);
• осаживание дома в пределах выше допустимых норм;
• появление недалеко от постройки каких-либо вибраций (это касается любых строительных работ недалеко от дома).

Прежде чем приступить к усилению железобетонного основания, следует установить, закончилась ли его усадка. Это достаточно долгий процесс, требующий месяца наблюдения. Для этого поперек обнаруженных трещин устанавливают гипсовые маячки, если через месяц на них нет изъянов, то можно смело приступать к укреплению.

Разгрузка фундамента

Завершающим этапом подготовки является разгрузка основания, которая бывает как частичной, так и полной. Это важный этап, не допускающий перекосов во время укрепительных работ.

• Частично разгрузить здание можно, воспользовавшись опорами и подкосами, которые бывают как из дерева, так и из металла. Для начала в подвале ставят опорные «подушки» на удалении от стены в два метра, на них кладут опорный брус и закрепляют стойки, которые затем надо соединить балкой с перекрытием и клиньями с опорным брусом.

• Чтобы полностью разгрузить основание, понадобится установка металлических балок-обвязок. Под тычковым рядом кладки стены пробиваются штрабы с обеих сторон, в которые надо поместить и скрепить болтами (20-25 мм) через каждые два метра балки-обвязки. Точки, где балки соединяются, требуется сварить накладками, а расстояние от стены до балки заполнить раствором песка и цемента. Снизу стен пробить скважины с удаленностью два-три метра друг от друга, в которые и вставить балки. Поперечные балки поставить на опорные подушки с обеих сторон стены.

Способы усиления фундаментов

Существуют различные методы усиления основания:

• сваями;
• железобетонной рубашкой;
• цементацией;
• увеличение подошвы;
• отливами;
• подведением новых оснований;
• обоймами;
• торкретбетоном.

Конструкции усиления фундаментов

Усиление фундамента сваями

• Микросваи диаметром 150-300 мм очень удобны в применении из-за возможности совместить бурение с инъецированием раствора в скважины. В данном способе можно использовать буровые штанги, которые остаются внутри сваи и обеспечивают более надежное усиление.
• Буронабивные сваи устанавливают с помощью бурения скважин по всей протяженности фундамента как снаружи, так и внутри постройки буровым оборудованием. Скважины нужно делать каждые полтора метра глубиной примерно 2 м. В них необходимо вставить штырь арматуры и залить его бетонным раствором, после чего конструкцию прикрепить к фундаменту анкерами.

• Вдавливаемые сваи используют, если нужно передать нагрузку на глубоколежащие твердые грунты, для этого применяется спецоборудование. Для хорошей состыковки основания и свай устанавливаются балки в основании.
• При повышенном уровне грунтовых вод пользуются выносными сваями, на которые выносят основание, пропустив сквозь него железобетонную балку, она и является своеобразным связующим звеном.
• Металлические трубчатые сваи задавливаются сразу с обеих сторон основания сваркой секций специальным оборудованием. Для этих же целей надо установить каркас из железобетона, связываемый с балками, которым, в свою очередь, домкраты служат опорой.

Технология усиления фундамента железобетонной рубашкой

• Удобный в исполнении метод, потому что всю работу легко может сделать один человек. Для этого нужна арматура для обвязки каркаса (16-18 мм) и бетон марки М400.
• Начинают с выкапывания фундамента таким образом, чтобы каждая закладка не была больше трех метров в длину. Вначале следует откопать и укрепить углы. Глубина подкопа должна быть больше глубины фундамента на 50 см.
• Затем устроить арматурный каркас, который как бы обтягивает подземную часть здания с наружной стороны. Максимальная нагрузка каркаса увеличивается креплением к существующему фундаменту анкерами. Расположить прутья армического пояса по вертикали и горизонтали, пересекающиеся точки обвязать проволокой.
• После чего провести монтаж съемной опалубки с подпорками и залить раствор. Именно так делается железобетонная обойма, с помощью которой можно качественно усилить ленточные и столбчатые основания.

Усиление фундамента дома цементацией

• Цементация, или инъекцирование, отличается тем, что при ней в полости фундамента ставятся полые трубки. Обычно этот способ применяется для бутового основания, в котором имеется много пустот. Доступность способа достигается за счет того, что полости между кирпичами и бутом заполняются раствором, а мелкие трещинки замазываются.
• Полые трубки ставят таким образом, чтобы они выходили за обойму больше 40 см, и непременно зафиксировать раствором. Для заполнения полости трубок, в них заливают цемент, менее густой, чем для обоймы. Работа должна проходить в определенной последовательности: вначале необходимо сделать обойму, через два дня, когда она застынет, заполнить предварительно установленные трубки.

Цементация, как и другой способ — перекладка, допускается только в том случае, если фундамент сохранил свою несущую способность.

Усиление фундамента уширением подошвы

Этот метод довольно сложен в исполнении самостоятельно, но несколько человек могут справиться.

• Подошвой называют подушку из железобетона, служащую опорой для основания. Прежде всего, следует разметить фундамент через каждые 2,5-3 метра, сделать выемки грунта по бокам фундамента и под ним.
• Заложить под основание арматурную стяжку и заполнить ее раствором, который нужно постараться распределить как можно более однородно и избавиться от воздушных пузырьков. Для этого пригодится бетонный вибратор. Боковые стены подошвы требуется поднять на цоколь на расстояние 15 сантиметров.

Усиление фундамента при помощи отливов

• Этот метод усиления актуален для основания из кирпича или бута.
• Железобетонные отливы используются взамен арматурного каркаса. Их следует установить с двух сторон и отжать так, чтобы их верхушка не касалась стены, а нижняя часть – наоборот.
• Затем зафиксировать конструкцию домкратами и стяжкой, выкопать траншеи захватками до двух метров.
• Расстояние между стеной и отливами заполнить раствором.

Усиление основания с помощью обойм

• Укрепление может проводиться железобетонными обоймами (допускается применять двустороннюю либо воспользоваться трубками, нагнетающими раствора). Этот способ позволяет укрепить фундамент по всей толщине, так как раствор с легкостью достигает всех пустот кладки.

• Вначале выкапывают участок существующего основания до трех метров в длину. Он должен углубляться на полметра, а его ширина должна равняться одному метру.
• С двух сторон просверлить насквозь дырки, расположив их как шахматы. В них поставить стержни арматурных прутьев (14-20 миллиметров), к которым крепится каркас с ячейками 150 на 150 миллиметров. После чего установить опалубку и залить образовавшееся пространство бетоном.

Усиление фундамента торкретбетоном

• Этот способ лучше доверить профессионалам, так как он требует применения бетонной пушки. Вокруг основания нужно выкопать полутораметровую траншею, очистить кладку и нанести дополнительные насечки.
• Откопанные и очищенные части под давлением покрывают раствором с помощью пушки. Это позволит полностью заполнить все щели.
• Данный метод укрепления стоит выбирать, когда фундамент не сильно деформирован либо перед возведением новых этажей дома, чтобы снизить нагрузку на основание.

Технология усиления ленточного фундамента

• Выкапывается траншея по всему периметру основания. Ширину необходимо делать так, чтобы все работы проводились в комфортных условиях и с учетом увеличения толщины фундамента.
• Очистить поверхность от загрязнений.
• Установить арматуру.
• Сформировать армированный пояс. Это можно сделать, приварив арматуру в некоторых местах, а также обвязав проволокой.
• Сколотить опалубку.
• Залить бетон.
• Сделать гидроизоляцию.

Источник