Восстановление и усиление фундаментов

При реконструкции зданий в ряде случаев необходимо осуществлять усиление фундаментов, которое связано с разрушением фундаментов, увеличением нагрузок на междуэтажные перекрытия, при надстройке этажей, с заменой деревянных перекрытий на железобетонные, с изменением технологического процесса и пр.

Для усиления фундаментов используются следующие системы:

- устройство буроинъекционных свай;

- бетонные сваи в металлических трубах, погружаемые пневмопробойниками; - метод задавливания свай;

- укрепление и увеличение опорной площади фундамента;

- устройство под зданием фундаментной плиты и т.д.

При проектировании усиления необходимо максимально использовать несущую способность существующих фундаментов, обеспечив их совместную работу с элементами усиления. Во всех случаях предлагаемый способ усиления фундамента должен обеспечить надежную длительную эксплуатацию в новых условия его работы, экономичность и безопасность выполнения работ при его реконструкции.

Усиление ленточных фундаментов

При усилении ленточных фундаментов используются как традиционные, так и современные технологии, разработанные в последние 10-20 лет.

При незначительных наружных повреждений фундаментов применяют способ устройства защитных растворных рубашек. Для этого в кладку фундамента в шахматном порядке через 0,5 м заделывают металлические анкеры, к которым прикрепляют арматурную сетку и затем наносят раствор на крупном песке простым оштукатуриванием или торкретированием.

Более существенное усиление получают устройством бетонных или железобетонных обойм толщиной 150-200 мм (рис.8).

Рис.8. Усиление ленточного фундамента железобетонной обоймой (а) или железобетонной рубашкой, продольных железобетонных балок и контрфорсов (б):

1- стена; 2- усиливаемый фундамент; 3- железобетонная обойма; 4- анкеры из арматурной стали; 5- продольная балка на ступени; 6- контрфорс; 7- рандбалки; 8- железобетонная рубашка; 9- трещины в ступенях

Для включения их в совместную работу с усиливаемым фундаментом противоположные стенки обойм крепят между собой анкерами из арматурной стали диаметром 20-25 мм через 1-1,5 м или стальными или железобетонными разгрузочными балками, расположенными через 1,5-2 м по длине фундамента

Железобетонную обойму необходимо заводить на стену не менее 150 мм по вертикали и 100 мм по горизонтали. Класс бетона для железобетонных обойм принимают не ниже В12,5.

Когда в ступенях ленточного фундамента имеются трещины, то для усиления фундамента устраивают над ступенями продольные железобетонные балки, которые своими концами опираются на контрфорсы (рис.8, б). Ширина контрфорсов и расстояние между ними определяется расчетом. После установки балок и устройства контрфорсов весь фундамент заключается в железобетонную рубашку, монолитно связанную с балками. Передачи нагрузки от стены здания на фундамент осуществляется через продольные рандбалки, которые устанавливаются в пробитые горизонтальные штрабы стены.

В тех случаях, когда грунты оснований не в состоянии в достаточной степени воспринимать нагрузки от фундаментов, устраивают выносные сваи, которые выполняют висячими или сваями-стойками. Во избежание здания от разрушения применяют только метод вдавливания или используют буронабивные сваи. Для передачи нагрузки от усиливаемых фундаментов на выносные сваи устраивают систему продольных и поперечных балок, которые объединяют со сваями монолитным ростверком. Возможен способ устройства выносных буронабивных свай с одной или с двух сторон фундамента (рис.9).

При одностороннем расположении сваи устанавливаются с шагом 1,5-2,0 м вдоль ленточного фундамента. В несущей стене пробивают горизонтальные штрабы, в которые устанавливают рандбалки из швеллеров, соединенных стяжным болтом. Под рандбалки с шагом 1,5-2,0 м заводят металлические опорные балки, концы которых присоединяют к анкерам в виде железобетонной плиты. Нагрузка от несущей стены через рандбалки передается на выносные буронабивные сваи, работающие на сжатие (рис.9, а).

Рис.9. Усиление ленточных фундаментов выносными сваями: а – сваями, расположенными с одной стороны; б – то же, с двух сторон:

1 – усиливаемый фундамент; 2 – металлическая опорная балка; 3 – буронабивная свая; 4 – металлическая балка-обвязка из уголка; 5 – отверстие, заделываемое бетоном; 6 – анкер в виде железобетонной плиты с металлической стойкой; 7 – балласт; 8 – рандбалка из швеллера; 9 –стяжные болты; 10- хомут; 11- продольная балка; 12- поперечная балка

Когда выносные буронабивные сваи устанавливаются с двух сторон фундамента, то оголовки свай связывают продольными железобетонными балками. После набора продольными балками проектной прочности, в фундаменте пробивают сквозные отверстия и устанавливают поперечные балки с таким расчетом, чтобы их нижние грани опирались на продольные балки. Отверстия в фундаменте заделывают бетоном, а затем устанавливают опалубку и бетонируют ростверк, который монолитно связывает буронабивные сваи, продольные и поперечные балки в единый комплекс (рис.9, б).

Другим, достаточно широко используемым при усилении существующих фундаментов методом, является метод задавливания свай. Они могут устанавливаться непосредственно под стену или подошву фундамента, а также с двух сторон усиливаемого фундамента (рис.10).

в)

Рис. 10. Усиление фундаментов с использованием коротких свай вдавливанием

а) – многосекционные сваи вдавливания с двухсторонней балкой-упором; б) – вдавливание свай под стену или под подошву фундамента; в) - с помощью свай Мега

За рубежом получили распространение многосекционные сваи типа «Мега» круглого или квадратного сечения длиной до 100 см, которые изготавливают из железобетонных трубчатых элементов (рис.10, в).

Для погружения свай применяют гидравлические домкраты, которые при установке свай с двух сторон, упирают в балки-упоры, а при установке под стену или подошву фундамента – в специальные железобетонные опорные плиты.

К новым методам усиления фундаментов относится метод использования «корневидных» свай (рис.11, а) и буроинъекционный метод «струи» (рис.11, б). Они применяются в тех случаях, когда на фундамент передаются дополнительные горизонтальные и вертикальные нагрузки. Применение этих методов позволяет просверливать отверстия для свай через существующий фундамент, используемый в этих случаях, как ростверк. Эти технологии полностью исключаются ручные земляные работы.

Рис.11. Усиление фундаментов с использованием «корневидных» свай (а)

и буроинъекционного метода «струи» (б):

1- усиливаемый фундамент; 2- «корневидные» сваи; 3- буроинъекционные сваи;

4- малогабаритная бурильная установка

Наиболее прогрессивными являются буроинъекционные сваи, которые имеют малый диаметр (50-250 мм) и большую длину (до 40 м). Скважины для свай бурят станками вращательного бурения, которые работают без вибрации и ударов, в том числе могут бурить через тело существующего фундамента, пол и стены подвала. При устройстве таких свай пластичную мелкозернистую бетонную смесь инъецируют под давлением в скважину с предварительно установленной арматурой. Применение буроинъекционных свай особенно эффективно при производстве работ в стесненных условиях действующего предприятия и усиления фундаментов под технологическое оборудование.