6. Усиление оснований и фундаментов

6.3. Повышение несущей способности ленточных и столбчатых фундаментов [1, 18]

Выбор способов ремонта и усиления ленточных и столбчатых фундаментов мелкого заложения зависит от причин, вызывающих необходимость усиления, особенностей конструктивного решения фундаментов, действующих нагрузок, а также от инженерно-геологических условий и степени стесненности рабочей площадки. От принятого способа усиления или ремонта существенным образом зависит организация и технология производства работ. Основные способы усиления фундаментов мелкого заложения с их краткой характеристикой даны ниже.

Усиление и восстановление кладки фундаментов цементацией. Способ применяется, когда кладка ослаблена по всей толще, а увеличения нагрузки на фундамент нет. Цементация производится путем нагнетания в пустоты фундамента через инъекционные трубы цементного раствора консистенции от 1:1 до 1:2 и более под давлением 0,2…1,0 МПа (рис. 6.5). Через один инъектор заполняется пространство диаметром 0,6…1,2 м. Обычно число мест инъекции зависит от степени разрушения кладки фундаментов. Работы по укреплению целесообразно вести захватками длиной 2,0…2,5 м. Иногда для уменьшения расхода раствора боковые поверхности фундамента перед цементацией покрывают цементной штукатуркой.

Рис. 6.5 Усиление кладки фундамента при ее большом износе инъекцией цементного раствора: 1 - инъекторы; 2 - фундамент; 3 - цементный раствор

Усиление тела фундаментов материалами на основе полимеров. Способ основан на использовании полимербетонов, полимерных растворов и мастик для заделки трещин в теле фундаментов и инъецирования их внутрь. Для заделки трещин шириной 2 мм и более и раковин глубиной менее 50 мм используются полимеррастворы и полимермастики. Если разрушения более значительны и имеются обнажения арматуры, восстановление выполняют полимербетоном или полимерраствором, нанесением торкрет-бетона. При наличии пустот, трещин и других дефектов внутри тела для укрепления его используют инъекционное лечение полимерными смесями смол с отвердителями. В связи с высокой стоимостью смол инъекцирование их ограничивается небольшими объемами дефектов.

Способ усиления устройством бетонных и железобетонных рубашек и обойм рассмотрен в разделе 2 (см. рис.2.5) и на рис.6.14 настоящего пособия.

Способ усиления с обжатием основания. После усиления уширенная часть фундамента начинает воспринимать часть действующей и дополнительной нагрузок. В случаях большого увеличения нагрузок элементы уширения должны быть введены в работу путем предварительного обжатия основания. Суть его заключается в установке с двух сторон фундамента дополнительных железобетонных сборных блоков уширения, нижнюю часть которых стягивают анкерами из арматурной стали, пропущенными сквозь них и существующие фундаменты. Верхняя часть блоков отжимается от поверхности фундаментов клиньями или домкратами. В результате этого блоки поворачиваются вокруг нижней, закрепленной анкерами точки, и подошвой обжимают неуплотненный грунт основания. После обжатия зазор между блоками и фундаментом расклинивается и заполняется бетоном (рис. 6.6, а). Другой способ заключается в установке по периметру фундаментов блоков обоймы, которые путем горизонтальных усилий обжатия тяжами вдавливаются в грунт (рис. 6.6, б). Для облегчения погружения блоков в грунт поверхность контакта блоков и фундамента смазываются антифрикционными материалами. При стягивании тяжей, пропущенных через прижимные щиты, блоки усиления сдавливаются и сползают вниз вдоль фундамента, обжимая тем самым грунт. После обжатия между блоками и поперечными балками, проходящими через стену здания, устанавливаются клинья, а блоки связывают фиксирующей затяжкой.


Рис. 6.6 Варианты усиления с предварительным обжатием основания: 1 - фундамент; 2 - блоки; 3 - тяжи; 4 - фиксированная затяжка; 5 - прижимной щит; 6 - антифрикционное покрытие; 7 - клинья; 8 - поперечная балка; 9 - обжатое основание; 10 - домкрат; 11 - сборный банкет

Рассмотренные способы пригодны в случаях, когда фундамент не имеет консолей. При наличии их применяют, например, способ, схема которого дана на рис. 6.6, в. В этом случае с помощью домкратов через заранее уложенные бетонные элементы на грунт основания передается давление несколько меньшее, чем под подошвой фундамента. Перед снятием домкратов устанавливают распорные клинья, а затем устраивают бетонную обойму.

Усиление путем подведения конструктивных элементов под подошву фундаментов. В качестве дополнительных элементов, подводимых под существующие фундаменты, используют плиты, столбы и сплошные стены. Возможные схемы усиления даны на рис. 6.7.

В случае незначительного увеличения глубины заложения с одновременным уширением подошвы фундамента под нее подводят железобетонные плиты (рис. 6.7, а). Для этого на участках длиной 1…2 м грунт под фундаментом откапывают и на месте изготавливают монолитную железобетонную плиту или монтируют сборные железобетонные элементы. После обжатия грунта в основании промежуток между плитой и подошвой фундамента заполняют бетоном, тщательно уплотняя его вибраторами. Отдельные столбы под фундамент подводят в тех случаях, когда возможна передача нагрузки на более прочный грунт, расположенный на небольшой глубине от подошвы. Столбы располагают по линии или в шахматном порядке на определенном расстоянии друг от друга (рис. 6.7, б, в). В случае недостаточной несущей способности основания или при необходимости устройства подвала под фундаменты подводят сплошную стену (рис. 6.7, г). Иногда стенку выполняют с одновременным увеличением площади подошвы.

Рис. 6.7 Варианты усиления подведением конструкций под фундаменты в виде: а - железобетонных плит; б, в - отдельных столбов; г - сплошной стены; 1 - фундамент; 2 - столб; 3 - шурф; 4 - сплошная стена; 5 - плита; 6 - арматурный каркас

При значительном ослаблении тела фундамента и необходимости его заглубления иногда более выгодно сделать разборку старого и построить новый с необходимой глубиной заложения. Для ленточных фундаментов последовательность операций устройства фундаментов приведена на рис. 6.8. Вначале через стену пропускают разгружающие балки, надежно опирая их на опоры из шпальных клеток или домкраты. Последние более удобны, так как позволяют регулировать положение балок. После передачи нагрузки от стен на опоры старый фундамент разбирается отдельными захватками длиной 2,0…3,5 м и устраивается новый на более глубокой отметке. Между новым фундаментом и стеной для обеспечения их совместной работы производится инъецирование песчано-цементного раствора под давлением. Затем осуществляется засыпка котлована и демонтаж разгружающих конструкций.

Рис. 6.8. Переустройство ленточного фундамента с разборкой старой кладки фундамента

Изменение конструктивного решения фундаментов. В практике используются приемы усиления путем переустройства столбчатых фундаментов в ленточные (рис. 6.9). Для этого между столбами устраивают железобетонную стену в виде перемычки, нижнюю часть которой подводят под подошву существующего фундамента. Перемычка охватывает также подколонник. В случае незначительного повышения несущей способности перемычка может выполняться с уширенной подошвой. При необходимости устройства подвала перемычку делают на всю высоту столбов.

Рис. 6.9 Переустройство столбчатых фундаментов в ленточные: 1 - столбчатый фундамент; 2 - железобетонная перемычка; 3 - арматурные каркасы; 4 - уширенная часть перемычки

При значительном увеличении нагрузки столбчатые фундаменты переустраиваются в перекрестно-ленточные и плитные, а ленточные в плитные (рис. 6.10).

Рис. 6.10 Переустройство ленточных фундаментов в плитные: 1 - ленточный фундамент; 2 - отверстия в ленточном фундаменте; 3 - подводимая плита; 4 - пропуски плиты под ленточным фундаментом; 5 - арматурные каркасы

Усиление фундаментов сваями. Сваи применяют для передачи нагрузки от фундаментов на более прочные слои грунта в тех случаях, когда основание имеет высокую деформативность и наблюдаются подземные воды, осложняющие процесс уширения или заглубления фундаментов.

Во всех случаях усиление производят двумя приемами: пересадкой фундамента на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента. Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а подводимые - при низком. В ленточных фундаментах выносные сваи устраиваются с одной или двух сторон фундамента, в столбчатых фундаментах они располагаются как с двух противоположных сторон, так и по всему периметру (рис. 6.11). Подводимые под подошву сваи могут устанавливаться в один, несколько рядов или кустами. Головы свай с усиливаемыми фундаментами соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов для ленточных фундаментов или железобетонных обойм для столбчатых. Длину свай назначают по расчету в зависимости от характеристик грунтов и нагрузок на фундамент. В практике применяется большое количество способов усиления фундаментов сваями различного конструктивного решения. Некоторые из них рассмотрены ниже.

Рис. 6.11 Усиление фундаментов сваями: ленточных (а, б) и столбчатых (в, г) фундаментов: 1 - усиливаемый фундамент; 2 - свая; 3 ростверк; 4 - рандбалка; 5 - поперечные балки; 6 - рычажный ростверк

Усиление фундаментов способом «стена в грунте». Способ применяют при усилении фундаментов, расположенных вблизи фундаментов других зданий, на стесненной площадке, в сложных грунтовых условиях и т.п. Конструктивные решения усиления (глубокими стенами или прямоугольными столбами) зависят от причин усиления грунтовых условий, величины и характера нагрузок на фундамент, а также ряда других факторов. Например, при устройстве глубоких выемок или подвалов вблизи существующего фундамента усиление производится глубокими стенами, возводимыми между выемкой и фундаментом (рис. 6.12, а). При этом повышение устойчивости стены достигается устройством анкерных креплений. Увеличение несущей способности столбчатых фундаментов может обеспечиваться возведением вокруг них глубоких стен или столбов прямоугольного сечения с двух- или четырехсторонним расположением (рис. 6.12, б, в), а иногда в виде замкнутого короба (рис. 6.12, г). Стены и столбы объединяются с фундаментом железобетонной обоймой. При необходимости одновременного увеличения устойчивости основания и усиления фундамента устраивают параллельные глубокие стены, объединенные стенами-перемычками меньшей глубины (рис. 6.12, д). За счет заключения в жесткую обойму при таком решении значительно повышается устойчивость основания и одновременно усиливается фундамент.

Иногда усиление фундаментов производят комбинированными способами, одновременно устраивая «стены в грунте» и сваи, а также применяя различные способы закрепления грунтов и оснований.

Рис. 6.12 Схемы усиления фундаментов способом «стена в грунте»: 1 - фундамент; 2 - стена в грунте или прямоугольный столб; 3 - выемка; 4 - анкер; 5 - стена в виде короба; 6 - глубокие ленты или стены; 7 - стены-перемычки

Усиление фундаментов опускными колодцами позволяет повысить несущую способность за счет заключения грунта основания в жесткую обойму. Колодец (круглый или прямоугольный в плане) опускают по мере выемки грунта по наружному периметру его стен. При этом основание фундамента сохраняется ненарушенным и заключается в обойму (рис. 6.13). Размеры колодца в плане и его глубина определяются расчетом, при этом грунт внутри колодца рассматривается как тело в жесткой обойме.

Рис. 6.13 Усиление фундамента опускным колодцем: а - установка опускного колодца перед погружением; б - погружение колодца на проектную глубину; 1 - фундамент; 2 - колодец; 3 - котлован; 4 - обжимаемое основание

При усилении ростверков в случае большой степени их износа устраивают железобетонные обоймы. Возможная схема обоймы дана на рис. 6.14, а. Арматура обоймы должна быть замкнутой по периметру ростверка. По возможности ее следует делать предварительно напряженной. В случае оплывающих грунтов и наличия большого количества воды усиление производят с применением способа «стена в грунте» (рис. 6.14, б). Иногда под ростверк подводят дополнительные железобетонные ленты, усиливая тем самым ростверк и верхние участки свай (рис. 6.14, в).

Рис. 6.14 Усиление ростверков свайных фундаментов: 1 - сваи; 2 - ростверк; 3 - железобетонная обойма; 4 - зацементированный щебень; 5 - замкнутое ограждение «стена в грунте»; 6 - железобетонная лента

Усиление свайных фундаментов в случае их недостаточной несущей способности можно выполнять задавливание дополнительных свай или наращивание существующих свай дополнительными секциями. Чаще всего устраивают дополнительные выносные сваи. Пример последнего дан на рис. 6.15.

Рис. 6.15 Вариант усиления свайных фундаментов выносными сваями: 1, 2 - сваи и ростверк фундамента; 3 - отверстие для пропуска горизонтальной балки; 4 - поперечная балка; 5 - продольная балка; 6 - новый ростверк; 7 - дополнительная выносная свая; 8 - плотный грунт

По материалам сайта: http://nedvigovka.ru