РЕКОНСТРУКЦИЯ 9-ЭТАЖНЫХ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ 10 страница

Осуществляется крановая установка разделительного элемента (трубы), который предварительно смазывается консистентной смазкой во избежание адгезии с бетоном. Тем же краном устанавливается армокаркас до проектной отметки и финансируется на форшахте. Непосредственно перед установкой армокаркаса производится промывка захватки восходящим потоком бентонитового раствора, подаваемого в забой через инъекционную трубу.

Арматурный каркас устанавливается не позднее 4 ч до укладки бетона. В случае превышения этого времени производится перемешивание глинистого раствора сжатым воздухом через трубу диаметром 25-50 мм, опущенную до дна траншеи.

Укладка бетонной смеси захватки производится методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Вверху бетонолитной трубы устанавливается мягкий пыж, а в горловину воронки - клапан. После заполнения воронки бетонной смесью клапан открывают. Бетонная смесь, вытесняя из трубы бентонитовый раствор, поступает в траншею. Укладка бетона должна производиться непрерывно до выхода чистого бетона из захватки. Общая продолжительность бетонирования не должна превышать 4 ч.

При бетонировании стены в грунте необходимо выполнять следующие условия: бетонолитная труба должна быть постоянно заполнена бетонной смесью; нижний ее конец должен постоянно находиться заглубленным в бетоне не менее 1,0 м ниже поверхности укладываемого бетона; по окончании бетонирования захватки не ранее двух и не позднее четырех часов с помощью гидравлического извлекателя необходимо приподнимать разделительный элемент через каждые 30 мин на 3-5 см, после чего извлечь краном.

Бетонная смесь для несущих стен должна удовлетворять следующим требованиям: иметь связность, обеспечивающую свободное прохождение по бетонолитной трубе и распределение площади захватки без расслоения; осадка конуса бетонной смеси должна быть в пределах 18-20 см; сохранять подвижность в течение времени, необходимого для транспортирования и укладки ее в траншею; срок схватывания бетонной смеси должен быть в пределах двух часов; относительное водоотделение, характеризующее связность бетонной смеси, должно составлять 0,01-0,02; запрещается вводить в бетонную смесь химические добавки-ускорители твердения бетона; для подачи бетонной смеси следует применять круглые металлические цельнотянутые трубы диаметром 250- 300 мм с толщиной стенок 8-10 мм без вмятин и наплывов на стенах.

Контроль качества и приемка работ

Контроль качества работ производится в соответствии с требованиями СНиП III-15-76 и заключается в проверке подвижности бетонной смеси (осадки корпуса) не реже двух раз в смену, соответствии прочности бетона требованиям проекта. Качество бетона, уложенного под бентонитовым раствором, следует оценивать по результатам испытаний контрольных образцов и определения прочности конструкций неразрушающими методами (ультразвуковым, склерометрами и др.).

Приемка железобетонных конструкций должна сопровождаться их освидетельствованием в натуре, контрольными измерениями и испытаниями, оценкой качества строительных материалов, полуфабрикатов, сборных конструкций и должна подтверждаться паспортами, сертификатами или другими документами изготовителя, а при необходимости - актами испытаний материалов на строительство.

Должно быть проверено соответствие конструкций рабочим чертежам, составлены акты на скрытые работы, данные испытаний контрольных образцов бетона, акты приемки арматурных сеток и каркасов, акты приемки блоков перед бетонированием.

Производство работ должно фиксироваться в журналах работ.

Технология устройства анкеров

Анкерные устройства предназначены для передачи выдергивающих усилий на грунтовый массив с целью обеспечения устойчивости и несущей способности стен. Устройство анкеров осуществляют при глубине возводимого сооружения более 10 м. Как правило, они располагаются несколькими ярусами на высоте каждого этажа. Анкеры выполняют линейными, имеющими единую продольную ось и рабочую зону в виде уширения на его конечной части.

Их несущая способность обеспечивается за счет сил сопротивления сдвигу, возникающих по контакту боковой поверхности рабочей части и массива грунта.

Наибольшее распространение получили буроинъекционные анкеры. Технология их устройства (рис. 14.36) состоит из: бурения скважины под заданным углом и расчетной длины, с установкой обсадной трубы; погружения манжетной трубы и анкерной тяги; подачи обойменного раствора; нагнетания цементного раствора с помощью инъектора, обеспечивающего уширенную часть анкера; натяжения анкера и блокировки его на стене.

Рис. 14.36. Технология устройства инъекционных анкеров НИИОСП (а) и механизм натяжения анкерной тяги (б)

I - бурение скважины; II - погружение манжетной трубы и анкерной тяги; III - подача обойменного раствора; IV - нагнетание цементного раствора с помощью инъектора; V - натяжение анкера и блокировка его на стене; 1 - скважина; 2 - манжетная труба; 3 - анкерная тяга из арматурных прядей (канатов); 4 - замок; 5 - манжеты; 6 - обойменный раствор; 7 - зона закрепленного грунта; 8 - гидравлический домкрат; 9 - анкеры; 10 - опорная площадка

В зависимости от конструктивного решения анкеров могут использоваться тяги в виде стальных канатов, пучков или стержневой арматуры.

Для ориентировочных расчетов диаметр зоны инъецирования определяется из зависимости, учитывающей коэффициент пористости грунта е, объем закачиваемого раствора v, длину зоны анкеровки l:

Зону инъецирования можно рассматривать как сплошной цилиндрический элемент с эффективным диаметром, определяемым объемом поглощенного раствора. Этот элемент по форме напоминает буронабивную сваю. Давление нагнетания в 1,5-2,0 МПа обеспечивает достаточно высокое сцепление анкера с грунтом.

Более эффективной является технология уширения анкерной части путем использования разрядно-импульсной технологии. При этом уплотненная зона анкера оценивается по объему мелкозернистой бетонной смеси, поглощенной в процессе электроимпульсной обработки.

Процесс натяжения анкеров осуществляется после набора прочности инъецированного раствора с помощью гидродомкрата ДГО-50. Степень натяжения контролируется манометром и тензодинамометром. После проектного натяжения осуществляются блокировка анкерной тяги и омоноличивание участка.

Технологические процессы устройства анкеров осуществляются по мере отрывки котлована. При достижении проектной отметки производятся разметка мест положения анкеров и выполнение комплекса технологических операций.

В качестве средств механизации используются мобильные малогабаритные буровые станции, обеспечивающие выбуривание скважин с устройством обсадки труб. Изменение параметров бурового снаряда позволяет выбуривать скважины проектных параметров по длине и углу наклона. Наиболее эффективными и надежными в работе являются буровые станки французской фирмы «Солетанж», «Зальцгиттер» ФРГ и др.

При значительных размерах сооружения процесс устройства анкеров может быть совмещен с отрывкой котлована. При этом технологические процессы выполняются на захватках, что исключает их взаимное влияние.

В условиях плотной застройки использование анкерных систем в ряде случаев затруднено ввиду наличия подземных сетей, коллекторов и других сооружений. Поэтому в большинстве случаев устойчивость ограждающих стенок обеспечивается установкой расстрелов, распоров, подкосов на обвязочных поясах по мере разработки грунта (рис. 14.37).

Рис 14.37. Размещение распорных систем для обеспечения устойчивости стен, возводимых по методу «стена в грунте»

Технологическая схема комплекса работ по возведению 2-ярусной подземной автостоянки между жилыми зданиями приведена на рис. 14.38. Она включает цикл работ по устройству разделительной стенки в области примыкания «стена в грунте» к фундаментам; разработке грунта грейферным экскаватором под слоем бентонитового раствора короткими захватками с формированием и бетонированием стен; устройству распорных систем по мере отрывки котлована; устройству монолитной фундаментной плиты; поярусной встроенной системы из монолитного железобетона и др. видов строительно-монтажных работ.

Для производства работ используется комплекс строительных машин и оборудования: грейферный экскаватор, кран на гусеничном ходу, автосамосвалы, прицепные бетононасосы, щитовая опалубочная система для возведения встроенного каркаса, оборудование глинистого хозяйства и др.

Рис. 14.38. Технологическая схема производства работ по устройству заглубленных сооружений методом «стена в грунте»*

а - разработка траншей под слоем глинистого раствора; б - армирование и бетонирование траншей; в - устройство монолитной фундаментной плиты; г - опалубочные, арматурные и бетонные работы при возведении колонн и безбалочных перекрытий; 1 - штанговый экскаватор с грейферным ковшом; 2 - емкости для глинистого раствора; 3 - разделительный элемент; 4 - автосамосвал; 5 - кран для монтажа армо-каркасов и подачи бетонной смеси методом ВПТ; 6 - бункеры для приема бетонной смеси; 7,8 - бетононасос с бетоноводом; 9 - разделительная стенка из бурозавинчивающихся свай; 10 - опалубка перекрытия; 11 - опалубка колонн; 12 - бетонолитная труба; 13 - армокаркас; 14 - распорный элемент

* Разработка грунта котлована условно не показана.

§ 14.8. Возведение заглубленных объектов по струйной технологии

Использование струйной технологии наиболее эффективно при устройстве заглубленных сооружений между существующими жилыми или административными зданиями, а также для углубления подвальных помещений с целью более рационального их использования.

Данная технология позволяет создать грунтоцементный массив под фундаментами на требуемую глубину с параметрами, обеспечивающими несущую способностью и водонепроницаемость.

Технологический процесс получения стенки из грунтоцементного массива состоит в выбуривании скважин диаметром 40-60 мм на глубину заложения с наружной стороны здания, размыве грунта под давлением 300-400 атм специальными форсунками, его перемешивании с одновременной подачей цементной суспензии через дополнительную форсунку под давлением 15-20 атм. Форсунки, обеспечивающие размыв грунта и подачу цементной пасты, совершают вращательное движение с одновременным подъемом, что обеспечивает получение грунтоцементных свай. Устройство последующей сваи обеспечивает их соединение в единый массив.

На рис. 14.39 приведены технологические этапы возведения заглубленного объекта, расположенного между двумя зданиями.

Рис. 14.39. Технология устройства заглубленных сооружений между жилыми зданиями

I - устройство грунтоцементного массива под подошвой фундаментов; II - разработка грунта первого яруса; III, IV - устройство анкеров и разработка грунта второго яруса; V - разработка грунта третьего яруса и устройство дренажной системы; VI - возведение встроенной монолитной каркасно-стеновой системы; VII - работы по благоустройству надземной части;

1 - буровой станок с системой подачи воды и цементной пульпы; 2 - грунтоцементный массив; 3 - грунтоцементный анкер; 4 - монолитная бетонная плита фундамента с дренажной системой; 5, 6 - опалубка колонн и перекрытий; 7 - гидроизоляция покрытия

I этап включает устройство грунтоцементного массива под фундаментами с их переопиранием. После приобретения требуемой прочности осуществляется процесс разработки грунта механизированными средствами.

II этап состоит в открытой разработке грунта экскаватором и его вывозе за пределы площадки.

Производится поярусная разработка грунта известными средствами механизации. При этом осуществляется очистка поверхности грунтоцементного массива.

Для сооружений с глубиной заложения более 10 м на каждом ярусе (этаже) устраиваются анкеры, обеспечивающие восприятие давления от грунтового массива. Они выполняются в виде наклонных свай с инъецированием цементной суспензии и армированием стержневой или каркасной арматурой. Шаг размещения анкерных устройств принимается расчетным путем с учетом физико-механических характеристик грунтоцементного массива.

III-V этапы. После производства работ по устройству анкеров осуществляется разработка грунта последующего яруса.

С увеличением глубины котлована процесс разработки и транспортирования грунта на поверхность осуществляется с применением подъемников, специальных бункеров и грузоподъемных механизмов.

V этап включает установку дренажных систем и подготовку основания под бетонирование днища. При наличии грунтовых вод устраиваются специальные дренажные колодцы для откачки воды насосами.

VI этап включает работы по устройству встроенного монолитного каркаса. Для производства работ используются инвентарные опалубочные системы для возведения вертикальных конструкций - колонн, стенок жесткости, шахт и горизонтальных - балок и плит перекрытия.

Технология производства работ аналогична возведению монолитных каркасных зданий. Механизация технологических процессов предусматривает применение кранов для подачи опалубки, арматурных каркасов, сеток и стержневой арматуры, транспортирование бетонной смеси к месту укладки с помощью авто- и стационарных бетононасосов.

В зависимости от технологического назначения заглубленного сооружения выполняется цикл специальных и отделочных работ; работ по устройству приточно-вытяжной вентиляции; монтажу оборудования; устройству противопожарных завес и др.

VII этап состоит в устройстве гидро- и теплоизоляции покрытия, грунтовой засыпки, благоустройстве территории (посадке деревьев и кустарников, устройстве пешеходных дорожек, площадок отдыха и т.п.).

§ 14.9. Технологии возведения заглубленных частей зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях

Сложные инженерно-геологические условия оцениваются наличием слабых грунтов основания, высоким уровнем грунтовых вод, присутствием плывунных образований, глубоким заложением водоупорного слоя и др. факторами, требующими принятия конструктивно-технологических решений, обеспечивающих не только сохранность примыкающих зданий, но и технологии производства работ, повышающих уровень надежности состояния конструктивных элементов.

Наиболее значимым фактором является высокий уровень грунтовых вод, который требует специальных технологий и режимов производства работ, снижающих влияние на примыкающие здания.

Исключение негативного влияния водопонижения достигается путем создания водонепроницаемых экранов вертикальных стен заглубленной части с глубиной заложения до водоупорного слоя. При этом используется технология устройства ограждений методом «стена в грунте» с армокаркасами из листовой арматуры.

При глубоком размещении водоупорного слоя такая технология приводит к дополнительным затратам и является экономически затратной. В подобных случаях требуется выполнить работы по устройству горизонтальных противофильтрационных завес по струйной технологии.

Технологическая последовательность производства работ состоит в первоначальном устройстве ограждающих вертикальных стен с последующим устройством горизонтальной противофильтрационной завесы (рис. 14.40), разработке грунта внутри котлована с устройством обвязочных поясов и распорных анкеров.

Рис. 14.40. Технологическая последовательность устройства грунтоцементной противофильтрационной завесы по струйной технологии

1 - ограждение «стена в грунте» 2, 3 - буровой станок с рабочим органом; 4 - инъекционный комплекс; 5, 6, 7 - технологическая последовательность устройства грунтоцементных свай; 8 - отстойник; 9 - примыкающее здание; 10 - положение монолитной фундаментной плиты

В процессе разработки грунта осуществляется водопонижение методом водоотлива из водосборных колодцев. Для предотвращения всплытия горизонтальной завесы осуществляется устройство монолитных буронабивных свай, которые в последующем объединяются с монолитным железобетонным днищем.

На рис. 14.41 приведены технологические схемы поэтапного производства работ, включающие последовательные технологические циклы: устройство вертикальной противофильтрационной завесы методом «стена в грунте», горизонтальной завесы по струйной технологии; поярусная разработка грунта с устройством распорных анкеров; устройство свайного основания и монолитной железобетонной плиты.

Рис. 14.41. Технологическая последовательность производства работ по устройству заглубленных частей зданий и сооружений

Технологические циклы: I - устройство противофильтрационной завесы; II - монтаж распорных систем и поярусная разработка грунта; III - устройство свай и монолитной фундаментной плиты; IV-V - возведение встроенной монолитной системы с последовательным демонтажем распорных систем; VI - совмещение технологических процессов разработки грунта и монтажа распорных систем; VII - схема сопряжения фундаментной плиты с вертикальной стеной; 1 - «стена в грунте» 2 - противофильтрационная завеса; 3, 3* - распорные анкеры; 4 - монолитная ж/б фундаментная плита; 5 - сваи, выполненные по разрядно-импульсной технологии; 6 - монолитный встроенный безбалочный каркас; 7 - пенополистирольные вкладыши в армокаркасе; 8 - отгиб стержней и соединение с арматурой фундаментной плиты

Для сокращения продолжительности работ нулевого цикла осуществляют совмещение технологических процессов по разработке грунта и устройству анкерных систем. Такое решение отражается в проекте производства работ на основе технологических и геотехнических расчетов, обеспечивающих безопасность и геометрическую неизменяемость заглубленных конструктивных элементов. Особое место при этом отводится геотехническому мониторингу и использованию технологий, исключающих недопустимые деформации между ограждением стен, монолитность горизонтальных противофильтрационных завес, обеспечение пространственной жесткости распорных систем и др. решения.

Особое место в производстве работ отводится разработке новых технологий, обеспечивающих создание монолитных водонепроницаемых узлов сопряжения днища с вертикальной стеной. Одним из таких решений является использование пенополистирольных вкладышей, размещаемых на армокаркасе стены на уровне днища, что позволяет после разработки грунта до уровня противофильтрационной завесы произвести разрушение вкладышей, разрезку и отгиб арматурных стержней этой зоны с последующим соединением с арматурой фундаментной плиты. В процессе бетонирования плиты достигается монолитное соединение с вертикальной стеной, что способствует повышению водонепроницаемости стыка и обеспечивает совместную работу плиты с ограждающей стеной. Это обстоятельство позволяет снизить параметры фундаментных плит, использовать ограждающую стену в качестве фундамента с передачей нагрузки как от встроенных систем, так и наземных частей зданий.

§ 14.10. Геотехническое сопровождение реконструкции зданий и застройки

Геотехническое сопровождение включает комплекс работ, направленных на обеспечение безопасности существующих зданий при реконструкции городской надстройки.

Оно включает: предпроектное инженерное обследование реконструируемых зданий и площадки строительства; геотехнический прогноз возможных деформаций зданий при реконструкции и в период дальнейшей эксплуатации; геотехническое обоснование применения различных технологий усиления и устройства оснований и фундаментов; выбор технологии производства работ, исключающей негативное воздействие на основания и фундаменты реконструируемых зданий прилегающей застройки и объектов нового строительства; инструментальный контроль качества работ и соблюдение технологических регламентов с учетом геотехнической сложности объектов реконструкции.

Геотехническое обоснование проекта преследует выбор оптимального решения, обеспечивающего надежность объекта реконструкции, нового строительства и сохранность окружающей застройки.

Геотехнический прогноз возможных деформаций зданий осуществляется по результатам зондирования грунтов основания фундаментов для определения их физико-механических и реологических характеристик. На показатели грунтов существенное влияние оказывают их влажность, структура и плотность.

За период эксплуатации грунты в основании фундамента испытывают внешние техногенные воздействия, что приводит к изменению их физико-механических характеристик, по сравнению с их естественным сложением.

Под подошвой фундаментов наблюдается область локального уплотнения, причиной которой являются фильтрационная консолидация и ползучесть грунтов основания.

Процесс консолидации грунтов основания и формирование зоны уплотнения достигаются в результате постепенного возрастания давлении при возведении здания; уплотнение грунта при постоянной нагрузке в послепостроечный период с дальнейшим нарастанием деформаций грунта и стабилизации осадок - многолетнего обжатия стабилизированного грунта.

При внесении изменений в результате увеличения нагрузки при надстройке или снижения зоны обжатия при разработке котлованов вблизи зданий, усилении фундаментов или укреплении грунтов основания формируется новая структура, что является важными факторами для прогноза поведения объекта после реконструкции.

В общем плане установлено, что в результате длительной эксплуатации зданий повышается расчетное сопротивление грунтов уплотненной зоны, которое может достигать 1,5-2,3-кратного увеличения. Это обстоятельство учитывается в расчетах несущей способности фундаментов при изменении нагрузок в результате надстройки зданий.

Работами Долматова Б.И., Сотникова С.Н., Ройтмана А.Г. установлены имперические зависимости размеров зоны уплотнения - глубины Ну и ширины bу от размеров фундаментов и структурной прочности грунтов.

где b - ширина фундамента; a = 1 МПа - коэффициент размерности.

На основе анализа многочисленных исследований установлено, что зона уплотнения грунтов, которая может быть установлена в расчетах при реконструкции, составляет по глубине 1,75-2,0 подошвы фундамента.

В то же время длительная эксплуатация зданий сопряжена с влиянием различных техногенных факторов, существенно влияющих на состояние грунтового основания. К ним следует отнести замачивание в результате протечек в системе водопровода и канализаций, повышение уровня грунтовых вод, динамические воздействия от транспорта, сезонные промерзания и др.

Поэтому в каждом конкретном случае требуются геотехнические исследования оценки состояния грунтового основания методами наклонного или вертикального зондирования, отбора проб и их испытаний.

Полученные данные могут служить основанием для расчета несущей способности фундаментов с учетом изменившихся нагрузок при реконструкции.

Наличие обоснованного конструктивного решения и щадящей технологии ведения работ при возведении подземных заглубленных сооружений является необходимым, но не достаточным условием успешного производства работ. Как показывает практика, на процесс производства влияет ряд дополнительных факторов: квалификация персонала, состояние техники, щадящий технологический режим ведения работ, геологические и гидрогеологические условия строительства.

Неоднородность разуплотнения грунта, а также геотехнический прогноз осадок при последующем нагружении фундаментов способствуют принятию решений по изменению технологической последовательности производства работ.

Геотехнический мониторинг

Геотехнический мониторинг не только является инструментом оперативного управления производством работ нулевого цикла, но и основным мероприятием для поверок расчетных значений, а также обеспечения надежности возводимых конструкций и сохранности окружающей застройки и коммуникаций. В его сферу, помимо строительной площадки, попадают геологическая и гидрогеологическая среда, капитальная застройка и ответственные коммуникации, находящиеся в зоне риска, связанного с возведением нового подземного или заглубленного сооружения.

Объем и состав мониторинга зависят от категории геотехнической сложности строительства. В общем случае цель мониторинга состоит в: наблюдении и инструментальной оценке поведения грунтов и грунтовых вод, влияющих на принятые проектные решения; оценке данных по технологии производства работ; раннем предупреждении неблагоприятных возведений; сборе данных по превышению критериев безопасного ведения работ и принятии методов исправления и восстановления; контроле процессов производства работ и их влияния на окружающую застройку.

Геотехнический мониторинг состоит из двух этапов - подготовительного и рабочего.

На подготовительном этапе выполняют следующие работы: анализ исходной информации по результатам обследования застройки (освидетельствование технического состояния застройки в зоне действия мониторинга; фиксация дефектов, графическая фиксация и фотосъемка, составление ведомостей дефектов; определение фоновых параметров колебаний конструкций зданий от имеющихся воздействий автомобильного транспорта, трамваев, метро, соседних производств, определение кренов стен зданий, неравномерности осадок); установку маяков и датчиков раскрытия трещин; установку геодезических марок с привязкой к городской реперной сети; установку пьезометров (режимных скважин) для контроля над уровнем грунтовых вод (для случаев, когда дно котлована ниже УГВ); уточнение проектных критериев по допустимым воздействиям; в наиболее сложных и ответственных случаях дополнительно устанавливают грунтовые геодезические марки, марки для измерения послойных деформаций, датчики порового давления, мессдозы для регистрации вертикальных и горизонтальных напряжений.

На рабочем этапе осуществляют (рис. 14.42): визуальный контроль технического состояния конструкций окружающей застройки, контроль состояния маяков и датчиков на трещинах; геодезические измерения деформаций окружающих зданий; геодезические измерения горизонтальных смещений, крена и осадки ограждающих конструкций, а также осадки и деформаций коммуникаций; геодезические измерения выпирания дна котлована; измерение напряжений в системе ограждающих стен (грунтовых анкеров, расстрелов, раскосов и т.п.); измерение поведения окружающих грунтов при проведении производства работ; измерение грунтового давления на ограждающие стенки; наблюдения за параметрами колебаний; фиксацию уровня грунтовых вод по пьезометрам; контроль с соблюдением геотехнического регламента работ; технический контроль состояния возведенных конструкций; контроль качества выполненных работ согласно требованиям нормативных документов; для наиболее сложных случаев производят фиксацию показаний установленной контрольно-измерительной аппаратуры.

Рис. 14.42. Схема процесса мониторинга при возведении подземных и заглубленных сооружений

1 - измерение крена и деформаций ограждающей стены котлована; 2 - определение усилий в грунтовых анкерах; 3 - датчики для оценки напряжений в распорных системах и их деформаций; 5 - датчики для оценки крена по глубине; 6 - размещение датчиков для измерения порового давления; 7 то же, уровня грунтовых вод; 8 измерение осадки фундаментов и крена зданий; 9 - раскрытия трещин в существующих зданиях

Система мониторинга позволяет получать сведения о раннем предупреждении различного рода осадок и деформаций, принять необходимые меры и изменение технологий, направленные на обеспечение безопасности и надежности как возводимых объектов, так и прилегающей застройки.