Методы ремонта и усиления фундаментов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

ГОУ ВПО ЮУрГУ

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра «Строительные конструкции и инженерные сооружения»

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Основания и фундаменты»

Выполнил:

студент группы ЗФ-372

Гордеева Мария

Проверил:

Серебренникова Е.Н.

Челябинск

2014

Содержание

Введение

1.Методы усиления оснований

2.Методы ремонта и усиления фундаментов

• Список используемой литературы


Введение

Среди главнейших задач, которые стоят перед строителями и проектировщиками во время выполнения ремонтных и реконструкционных работ, а также реставрации сооружений и зданий старой постройки, действующих производств и предприятий, выделяется усиление насыпей, оснований и фундаментов. Выбор конкретной технологии усиления насыпей, фундаментов и оснований осуществляется исходя из состояния несущих конструкций, а также их способности в процессе реконструкции воспринимать существующие и дополнительные нагрузки.

Во время эксплуатации всевозможных сооружений и зданий во многих случаях возможно возникновение деформаций их несущих конструкций, провоцируемое разного рода причинами. Среди весьма часто распространенных причин подобных деформаций выделяются неравномерные осадки - в свою очередь вызывающие дальнейшие негативные изменения и разрушения различных несущих конструкций: перекрытий, колонн, стен, перемычек дверных или оконных проемов, сводов и прочих. Вызываются подобные неравномерные осадки сооружений и зданий многими факторами. Именно поэтому тщательно продуманное и оптимизированное решение важной проблемы, возникающей в процессе реконструкции зданий - выбора рационального, эффективного способа усиления фундаментов, насыпей и оснований.

В настоящее время применяются следующие методики усиления различных несущих конструкций. В основном они направлены на усиление фундаментов, насыпей и оснований существующих зданий и сооружений.

Экономическая эффективность современных технологий усиления фундаментов по сравнению с традиционными методами - это минимизированные требуемые объемы необходимых земляных работ и снижение затрат ручного труда.

1. Методы усиления оснований

Цементация

Грунты: скальные трещиноватые крупнообломочные, крупно - и среднезернистые песчаные, супесчаные с малым содержанием пылеватых частиц.

Технология выполнения: в грунт погружают инъекторы - трубы металлические диаметром 25-75 мм. На поверхности нижней части труб в шахматном порядке сверлят отверстия диаметром 5-6 мм с расстоянием между ними 2-5 диаметров. Раствор нагнетают при давлении до 7 атм. Для измерения давления у оголовков инъекторов устанавливают манометры. При повышении давления на 15-20% инъектор можно считать отработанным. Объем инъецируемого раствора определяют в зависимости от пористости грунта (в пределах 0,5-0,4 от объема грунта).

Силикатизация

Грунты: мелкозернистые (глинистые, суглинистые с большим содержанием пылеватых частиц), лессовидные, плывунные.

Технология выполнения: аналогична предыдущей. Грунты закрепляют параллельным нагнетанием через две самостоятельные группы инъекторов двух видов раствора - силиката натрия (жидкое стекло) при концентрации 50% и водного раствора хлористого кальция с удельной массой 1,26-1,28 т/мі. При усилении лессовидных грунтов нагнетают только жидкое стекло (однорастворная силикатизация), так как функции хлористого кальция выполнят кальциевые соли, содержащиеся в лессе. Количество нагнетаемого жидкого стекла в этом случае увеличивается втрое. Для закрепления плывунов, обладающих малой проницаемостью и требующих введения менее вязкого жидкого стекла, применяют силикадоль, представляющий смесь 1 части жидкого стекла с удельной массой 1,19 т/мі и З частей фосфорной кислоты с удельной массой 0,025 т/мі.

Битумизация

Грунты: сухие песчаные и скальные.

Технология выполнения: усиление грунтов проводят путем нагнетания в трещины горячего битума через специальные инъекторы, установленные в пробуренные скважины. Холодная битумизация грунтов проводится битумной эмульсией с коагулянтом для устройства противофильтрационных завес в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации 0,012-0,12 см/с.

Смолизация

Грунты: песчаные.

Технология выполнения: в грунт через инъекторы нагнетают раствор карбамидной смолы и соляной кислоты. Гель, который возникает при взаимодействии растворов, заполняет поры в песке и склеивает частицы между собой.

Глубинное уплотнение оснований

Грунты: насыпные.

Технология выполнения: устройство вертикальных или наклонных набивных песчаных, бетонных или грунтовых свай с подъемом по мере заполнения скважин обсадных труб - уплотнение грунта происходит за счет увеличения объема набивных свай.

Термозакрепление (обжиг)

Грунты: глинистые

Технология выполнения: обжиг осуществляется в герметически закрытых затворами скважинах, пробуренных вертикально, наклонно или горизонтально (на косогорах) в толще закрепляемого грунта. В качестве источника теплоты могут быть использованы нихромные электронагреватели.

2.Методы ремонта и усиления фундаментов

Основными причинами, вызывающими необходимость переустройства фундаментов, являются увеличение нагрузки при надстройке зданий или изменение их функционального назначения, нарушения в сцеплении кладочных материалов, разрушение материала фундамента от действия агрессивных сред, деформации в связи с потерей прочности или при осадке оснований. В зависимости от конструкции фундаментов, а также характера деформаций и причин, их вызывающих, применяются различные способы ремонта и усиления деформированных фундаментов.

Усиление жестких фундаментов может осуществляться путем увеличения площади их подошвы или при помощи свай различного типа.

При проектировании усиления необходимо максимально использовать существующий фундамент, обеспечив его совместную работу с элементами усиления.

Несущую способность фундаментов реконструируемого объекта определяют с учетом фактических прочностных и деформативных характеристик материала фундамента и грунтов основания, а при свайных фундаментах используют также результаты полевых испытаний (зондирование, статические испытания и др.).

Инъецирование

Фундаменты: бутовые, с расслоениями, но при сохранившейся конфигурации.

Технология выполнения: инъецирование осуществляется жидким стеклом (силикатизация) или цементными растворами (цементизация). Подготовка фундамента к инъецированию заключается во вскрытии фундамента, бурении гнезд, установке инъекторов, соединении их с инъекционной установкой и проверке готовности системы (рис.1). Гнезда для установки инъекторов бурят или пробивают перфораторами в шахматном порядке на расстоянии 0,8-1 м одно от другого. Диаметр отверстия, в которое вставляют инъектор, на 3-5% больше диаметра инъектора. Инъектор укрепляют на цементном растворе. При цементации раствор в тело фундамента нагнетают инъекционными установками под давлением около 1 МПа. Радиус действия инъектора 0,6-1,2 м. Потребность в растворе для инъецирования фундаментов зависит от состояния фундаментов и плотности материала кладки. Ориентировочно ее можно принимать в размере 0,3 от объема инъецируемых фундаментов.

При силикатизации в фундаменты вводят по одним и тем же инъекторам, но с помощью различных насосов первоначально жидкое стекло, а за тем хлористый кальций. Технологические перерывы между нагнетанием одного и второго видов растворов не должны превышать шести часов. Жидкое стекло вводят до полного насыщения фундаментов, постепенно повышая давление от 0,05 до 0,4 МПа. Нагнетание хлористого кальция осуществляется при начальном давлении 0,4 МПа с постепенным повышением его до 0,5 МПа.

Для инъекции растворов использовали буровую установку на гусеничном ходу SC-1 фирмы Кеller (ФРГ). Габариты установки позволяли ей перемещаться через проем шириной 0,8 м и работать в подвальном помещении при высоте 2,8 м.

Основные преимущества струйной технологии в условиях слабых грунтов: возможность ведения работ в любых неблагоприятных грунтовых и в стесненных условиях; экологическая чистота всех технологических операций.

Однако струйная технология имеет и ряд недостатков, основными из которых являются: опасность локальных деформаций в процессе временного размыва грунтового массива под фундаментом до набора прочности; высокая стоимость и материалоемкость из-за больших объемов закрепления грунта; повышенная опасность при работе с высоким давлением.

Усиление железобетонной обоймой

Фундаменты: бутовые, с расслоившейся кладкой, выпадающими камнями, с нарушенной конфигурацией.

Технология выполнения: фундаменты усиливают монолитными железобетонными обоймами захватками длиной 2-2,5 м с отрывкой траншей с двух сторон фундамента. Минимальная толщина обоймы 15 см. для бетонных обойм применяют бетон с мелким гравием литой консистенции. Усиление смежного участка выполняют не ранее чем через 7 суток после окончания работ на предыдущем участке. Последовательно выполняют работы на участках, отстоящих друг от друга на расстоянии 2-2,5 м. Одновременно допускается выполнение работ на участках отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 6 м.

Для обеспечения жесткой связи железобетонной обоймы с существующим фундаментом в последнем в шахматном порядке через 1-1,5 м сверлят поперечные сквозные отверстия, затем устанавливают с обеих сторон фундамента арматуру диаметром 8-10 мм и соединяют ее через просверленные отверстия арматурными стержнями диаметром 18-20 мм, образуя единый каркас. Железобетонная обойма может быть и односторонней. В этом случае арматурные стержни заделывают на цементном растворе в ранее просверленные гнезда в теле фундамента.

К выступающим из тела фундамента концам арматурных стержней крепят арматуру железобетонной обоймы. Железобетонную обойму уширяют по направлению сверху вниз и в нижней части в виде подушки заводят под существующий фундамент. После устройства арматуры устанавливают опалубку, наращивая её по мере бетонирования, укладывают и уплотняют бетонную смесь. Если устройство железобетонной обоймы имеет целью только упрочение фундамента, оно может быть выполнено методом торкретирования. В этом случае на поверхностях фундамента монтируют арматуру, которую затем покрывают слоем бетона, наносимым с помощью торкретпушки. Торкретирование является высокопроизводительным комплексно-механизированным процессом устройства железобетонных обойм. Минимальная толщина железобетонной обоймы 10 см, работы ведут участками длиной 2-2,5 м. Бетонная смесь наносится последовательно слоями толщиной 20-25 мм после схватывания каждого предыдущего слоя.

Уширение подошвы

Фундаменты: бутовые и бутобетонные.

Технология выполнения: при подведении сборных железобетонных подушек основание вскрывается с обеих сторон фундамента. Подушки подают в траншею краном и заводят последовательно под фундамент участками длиной не более 1,5-2 м. Установка подушек в проектное положение производится с помощью домкратов. После укладки подушек на захватке зазоры между верхом подушек и низом фундаментов заполняют раствором состава 1: 3 или бетоном класса В15 на мелком щебне. Сборные железобетонные подушки могут заводиться с одной или двух сторон фундамента. В первом случае применяют неразрезные подушки, а во втором - подушки делают составными по ширине фундамента для упрощения процесса установки их в проектное положение.

При слабых грунтах и значительных дополнительных нагрузках под фундаменты подводят сплошную монолитную железобетонную плиту. Минимальная толщина фундаментной плиты 25 см. Плиту заводят в фундаменты на глубину 35-40 см. Армирование плиты, марка бетона и сечение ребер жесткости определяются проектом. Плиту бетонируют по щебеночному хорошо уплотненному основанию толщиной 15-20 см. Работы выполняются в соответствии с технологической картой, в которой указывается последовательность разбивки штраб, укладки арматуры и бетонирования отдельных участков. Особое внимание при производстве работ следует уделять тщательности заполнения штраб и качеству уплотнения бетонной смеси. усиление оснований ремонт фундаментов

При подводке фундаментов успешно применяют конструкции из монолитного бетона и железобетона. Минимальная высота подводимой части фундамента 40-50 см. В необходимых случаях подушку фундаментов армируют сетками с рабочей арматурой диаметром 10-12 мм.

Подводка фундаментов осуществляется участками длиной 1,5-2 м в соответствии с технологической картой производства работ. Работы по подводке монолитных фундаментов могут проводиться с одной или двух сторон. Бетонную смесь укладывают, как правило, в опалубку. Особо тщательно выполняется завершающая часть бетонных работ с целью обеспечения плотного примыкания подводимой части фундамента к существующей. Все неплотности примыкания устраняют зачеканкой цементным раствором состава 1: 3. Прочность бетона фундаментов контролируют испытанием бетонных кубиков габаритами 150х150х150 мм в возрасте 3, 7 и 28 дней. После завершения работ по уширению подошвы проводится обратная засыпка траншей с послойным трамбованием.

Подводка и углубление

Фундаменты: каменные и бетонные.

Технология выполнения: работы проводят на участках длиной не более 1,5 м. Подводку и углубление фундаментов производят участками через один, начиная с наиболее нагруженных мест. Новую кладку выполняют на цементном растворе марки не ниже 25. Горизонтальный шов между поверхностями старой и новой частей фундамента зачеканивают жирным жестким раствором на расширяющемся цементе.

Одним из вариантов наращивания является передача части нагрузки с существующего фундамента на отдельные плиты с помощью металлических или железобетонных балок, пропущенных через отверстия в усиливаемом фундаменте. В этом случае опорные плиты предварительно обжимаются с помощью домкратов или гравитационной нагрузкой до расчетной. Ленточные неармированные фундаменты могут наращиваться с помощью арматуры, заанкеренной в тело фундамента и обетонированной на расчетную ширину усиления.

Кроме того, подводка новых частей фундамента может осуществляться рядом с существующим. В этом случае нагрузка от несущего элемента передается на фундамент усиления через подкосы и металлическую (железобетонную) обойму. Устройство нового фундамента под существующим выполняется с частичной или полной разгрузкой существующего фундамента на локальных небольших по ширине участках. Причем эта подводка может быть сплошной или частичной. При подводке новых фундаментов следует обеспечить плотное прилегание подошвы существующего фундамента с новым. При подводке под ленточные фундаменты конструкции усиления рекомендуется размещать на прямых участках с максимальными нагрузками, так как подводка новых фундаментов в углах и пересечениях вызывает серьезные трудности.

Усиление фундаментов с помощью свай

Фундаменты: каменные и бетонные.

Технология выполнения: эффективным средством усиления фундаментов, особенно при неравномерных деформациях сооружения, являются составные сборные сваи "Мега", которые не требуют больших габаритов помещения и включаются в работу сразу после вдавливания. Недостатком этих свай является достаточно высокая трудоемкость работ по их устройству, а также необходимость выполнения временного котлована под подошвой фундамента, что снижает его несущую способность в процессе усиления. При устройстве усиления сваями "Мега" конструкция существующего фундамента должна быть проверена на восприятие усилия от реакции вдавливания.

При передаче на фундамент дополнительных горизонтальных и вертикальных нагрузок эффективны буроинъекционные (корневидные) сваи, которые могут также просверливаться через существующий фундамент, используемый в этом случае как ростверк.

Вместо свай типа "Мега" могут применяться комбинированные металлические трубчатые сваи, погружаемые посекционно в грунт гидродомкратами. Их затем заполняют монолитным бетоном.

Включение в работу существующего фундамента свай усиления выполняется с помощью монолитного плитного ростверка или распределительных балок, которые образуют со сваями рамную систему.

Плитный ростверк можно устраивать в пределах высоты существующего фундамента и путем подводки под него. Первые варианты аналогичны работам при устройстве железобетонных обойм или наращивания, требуют соединения арматуры существующего фундамента с арматурой ростверка и используются в том случае, если возможно уширение фундамента в пределах его высоты. Подводка нового ростверка под существующий фундамент достаточно трудоемка и применяется в случае невозможности уширения фундамента в пределах его высоты, при его повреждениях, а также слабых грунтах под его подошвой или при повреждении головок существующих свай.

Замена фундаментов

Фундаменты: каменные и бетонные, деревянные (стулья).

Технология выполнения: замену фундамента проводят участками длиной не более 1,5 м. Последовательно может выполняться работа на участках, отстоящих друг о друга на расстоянии не менее 1,5 м. Одновременно могут проводиться работы на участках, отстоящих друг от друга на расстоянии не менее 4,5 м. На соседнем участке работы могут выполняться не ранее 4 дней после окончания работ на предыдущем участке. До начала работ на участке в стены с обеих сторон заводят стальные (двутавровые или швеллерные) балки. Стыки балок сваривают металлическими накладками. В поперечном направлении балки стягивают болтами диаметром 25 мм. После разрушения старого материала фундамента и укладки нового между их горизонтальными поверхностями сохраняется зазор не менее 20 мм, который затем зачеканивают жирным жестким раствором на расширяющемся цементе.

Деревянные стулья заменяют каменными или деревянными антисептированными. До начала работ по замене стульев в деревянных зданиях выявляют техническое состояние полов и подвалов в первом этаже здания, пригодность его нижних венцов. При удовлетворительном состоянии здание вывешивают домкратами с поддержкой подкосами и стойками на период замены фундамента. Домкраты устанавливают на дощатую подушку под нижний венец здания вблизи с заменяемым деревянным стулом. Замену деревянных стульев проводят в следующем порядке: снимают цокольную доску и разбирают деревянный цоколь или забирку между стульями. Затем по обеим сторонам на расстоянии 2-2,5 м от сгнившего стула, заменяемого в первую очередь, устанавливают под нижний венец домкраты, чтобы разгрузить заменяемый стул. После удаления сгнившего деревянного стула отрывают котлован под каменный столб и возводят фундамент. В грунтах, подверженных пучению, столбчатый фундамент закладывают на отметке ниже глубины промерзания, причем нижнюю часть фундаментов выполняют из плотно утрамбованного песка или песчано-гравелистой смеси. Кладку фундамента проводят на отметке на 1 м ниже поверхности земли, для кладки применяют кладочный бут М100 или хорошо обожженный кирпич М75 на растворе М80. Между верхней поверхностью фундамента и низом нижнего складного венца оставляют зазор 5-6 см. На верху кладки устраивают цементную стяжку и прокладывают толевую изоляцию, а затем, обвернув толем доску толщиной 4-5 см, заклинивают ею оставленный зазор. Окладной венец антисептируют, по цоколю пришивают отливную доску, обитую листовой кровельной сталью. Замену поврежденных стульев проводят поочередно. Домкраты удаляют после того, как окрепнет кладка новых каменных столбов. Технология замены поврежденных каменных столбов деревянных зданий аналогична технологии замены деревянных стульев с той лишь разницей, что разборке подвергается старый каменный фундамент.

При ремонте и устройстве каменных фундаментов в зимнее время кладка по способу замораживания не допускается. В период схватывания и твердения бетон фундамента прогревают способом паро-, электропрогрева или термоэлектрическими матами. При обратной засыпке пазух (траншей) не допускается прилегание грунта кусками крупнее 0,15 мі и попадание снега или льда в грунт засыпки.

Электроразрядная технология усиления фундаментов

В последнее время для изготовления свай, усиления фундаментов и грунта, закрепления неустойчивых откосов и склонов все чаще используется электроразрядная технология, известная в России узкому кругу специалистов и не имеющая аналогов в мировой практике строительства.

Физическая сущность электроразрядной технологии (ЭРТ) заключается в том, что скважина, заполненная мелкозернистым бетоном или цементным раствором, обрабатывается серией высоковольтных электрических разрядов. При этом возникает электрогидравлический удар, в результате которого формируется тело сваи или корня анкера; цементируется и уплотняется окружающий грунт. Первоначальный диаметр скважины 130-300 мм при обработке серией разрядов может быть увеличен более чем в 2 раза в зависимости от энергии, подаваемой в скважину, и гидрогеологических условий площадки. Окружающие грунты уплотняются, снижается пористость в зоне воздействия ударного импульса.

Динамическое воздействие, возникающее в процессе формования, за пределами зоны обработки незначительно и в процессе производства работ периодически контролируется, энергия разряда при обработке скважины легко регулируется, в результате чего работа с применением электроразрядной технологии не оказывает вредного воздействия на усиливаемые конструкции и рядом стоящие здания. Электроразрядная технология экологически безвредна, позволяет формовать сваи и анкера различной конфигурации с уширением в одном или нескольких уровнях.

Технология позволяет:

·свести к минимуму земляные работы и водопонижение при строительстве нулевого цикла;

·производить работы из подвала (высотой не менее 2,5 м), цокольного или первого этажа, не создавая неудобств жителям вышележащих этажей и окружающих зданий;

·применять легкие малогабаритные станки;

·осуществлять проходы в неустойчивых грунтах при оплывании стенок скважины без обсадных труб;

·получать наибольшую несущую способность свай и анкеров при минимальных количествах выбуренного грунта и длине сваи или корня анкера.

ЭРТ широко применяется в следующих областях геотехнического строительства: буронабивные и буроинъекционные сваи, постоянные и временные грунтовые анкера, нагельное крепление откосов, фундаментов зданий и сооружений, цементация грунтов, глубинное уплотнение песчаных грунтов.

Сваи ЭРТ обладают в 2-З раза большей несущей способностью и в 1,5-2 раза меньшей стоимостью по сравнению с буроинъекционными и буронабивными, изготовленными с использованием традиционных технологий.

Сопротивление грунта под пятой сваи увеличивается в 1,3-2 раза, а на боковой поверхности - в 1,2-1,5 раза. Одна из составляющих электроразрядной технологии - магнитно-импульсная обработка твердеющей смеси - существенно повышает прочность и однородность мелкозернистого бетона, качество и надежность сваи.

Схемы усиления существующих фундаментов аналогичны применяемым для буроинъекционных свай. Наиболее применимы схемы "козловых" свай, забуриваемых под некоторым углом через тело существующего фундамента соответственно с двух сторон стены и с одной. В последнем случае сваи изготовляются через одну с разным углом наклона. Реже применяется схема, когда пробуренные вертикально вдоль фундамента сваи воспринимают нагрузку от здания через дополнительно закрепленные в теле фундамента траверсы.

В новом строительстве и при усилении существующих фундаментов ЭРТ придает сваям высокую несущую способность при малых буровом диаметре и длине. Несущая способность свай с буровым диаметром 150-250 мм больше, чем у забивных свай сечением 300х300 мм той же длины.

Использование свай ЭРТ в ограждающих конструкциях позволяет при минимальной элевации грунта при бурении получить конструкцию, по жесткости и проницаемости практически не уступающую "стене в грунте", способную, кроме того, нести достаточно большую вертикальную нагрузку. Вследствие уплотнения и цементации грунта вокруг свай появляется возможность их устройства на относительно большом расстоянии друг от друга, при этом нет необходимости устраивать забирки в межсвайном пространстве, т.к. в этом случае грунт между сваями достаточной устойчив и, к тому же, обладает малой водопроницаемостью. В подпорной стенке сваи могут располагаться как в один, так и в несколько рядов при размещении их в шахматном порядке. В целях обеспечения пространственной жесткости стенки из нескольких рядов свай предусматривается устройство обвязочного пояса поверху свай в виде железобетонного ростверка. При большом расстоянии между сваями иногда дополнительно предусматривается устройство на нескольких уровнях свай уширений, создаваемых по электроразрядной технологии.

В целях повышения водонепроницаемости подпорных стен из свай ЭРТ можно применить цементацию межсвайного пространства, также выполняемую по электроразрядной технологии. При этом конструкция в целом приобретает дополнительную жесткость.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Боданов Ю.Ф. Строительство и ремонт фундаментов. М., 2005.

2. Далматов Б.И. Проектирование фундаментов зданий и подземных сооружений. М. -- СП-б, 1999.

3. Яковлев Р.Н. Новые методы строительства -- технология "ТИСЭ". М., 2003.

4. Берлинов М.В. Основания и фундамент. М., 1998.

Размещено на Allbest.ru