4.4. Усиление фундаментов вдавливаемыми сваями (ч. 1)
В особо сложных случаях усиления фундаментов мелкого заложения, когда нагрузку от здания надо передать на глубоко залегающие прочные грунты, особенно при наличии высокого уровня грунтовых вод, используют вдавливаемые сваи. Усиление фундаментов сваями (сборными железобетонными или из отдельных сплошных или трубчатых элементов) производится двумя способами: пересадкой фундаментов на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента.
Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи могут устраиваться как с каждой стороны ленточного фундамента (рис. 4.15, а) так и с одной его стороны в один или два ряда (консольные и рычажные системы) (рис. 4.15, б). Для пересадки столбчатых фундаментов сваи могут располагаться с двух противоположных сторон подошвы (рис. 4.15, в) или вокруг нее (рис. 4.15, г). Сваи, подводимые под подошву фундамента, можно также располагать в один или несколько рядов в зависимости от конструкции существующего фундамента.
Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента, — при низком. Сваи располагают одну от другой на расстоянии не менее 3 d .
Головы свай с усиливаемым фундаментом соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов). Если усиливаемые фундаменты не имеют достаточной прочности, то их укрепляют обвязочными балками. Для лучшей передачи нагрузки от усиливаемого фундамента на сваи применяют проходящие через него поперечные металлические и железобетонные балки. Длина свай устанавливается в зависимости от характеристики грунтов, размеров поперечного сечения свай и нагрузок на фундамент.
При проектировании усиления работа старого фундамента, как правило, в расчетах не учитывается. Вся нагрузка от существующего здания, а также и дополнительная должны быть восприняты свайным фундаментом. Для предварительных соображений несущую способность свай определяют по расчету, уточнение ее производится путем испытания пробных свай статической нагрузкой непосредственно на строительной площадке, где производится усиление.
При усилении фундамента выносными сваями добиваются надежного сопряжения старого фундамента со сваями. В фундаменте или при необходимости в стене устанавливают в продольных штрабах рандбалки. Кроме того, в фундаменте или стене пробивают сквозные гнезда, в которые заводятся поперечные металлические балки. В качестве поперечных могут применяться железобетонные балки. Балки связываются монолитным железобетонным ростверком, который соединяет головы свай (см. рис. 4.15). Сваи выводят до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируют раздельные ростверки. Домкраты устанавливают непосредственно над сваями, чтобы исключить работу ростверка на изгиб. На участке, расположенном между домкратами, фундамент разбирают и бетонируют ступень фундамента, объединяющую оба ряда ростверков. Эта ступень должна быть выполнена так, чтобы смогла работать как жесткий фундамент. Через сутки домкраты снимают. Инвентарные ригели удаляют, старую кладку на этих участках разбирают и заменяют бетоном.
Для столбчатых фундаментов поперечные передаточные балки делают парными и между ними зажимают колонну или фундамент. Для синхронной работы домкраты присоединяют к общему насосу. Давление в домкратах увеличивают ступенями. После каждой ступени делают перерыв для наблюдения за осадкой свай под нагрузкой. Перерыв продолжается до тех пор, пока осадка свай не прекратится. Обжатие свай должно прекращаться, как только прибор, установленный на колонне, отметит малейший ее подъем. При этом давлении сваи получают ту нагрузку, которая будет передаваться от сооружения. После стабилизации осадки сваи производится подклинка между рандбалками и поперечными балками, затем устраивают железобетонный пояс.
В практике строительства накоплен большой опыт усиления фундаментов мелкого заложения вдавливаемыми, в том числе составными, сваями. Кратко рассмотрим характерные случаи из отечественного и зарубежного опыта.
Способ усиления составными трубчатыми металлическими сваями фундаментов аварийного пятиэтажного жилого дома в Сумгаите был применен по предложению проф. Э.М. Генделя. Вертикальные деформации фундаментов продольных несущих стен составили от 790 до 1315 мм; величина крена в сторону наибольшей деформации достигала 450 мм. Технология производства работ по вдавливанию отдельных звеньев труб длиной 0,5 м освещена в работах [7, 61].
Большой опыт применения составных впрессованных свай для усиления фундаментов существующих зданий накоплен в Венгрии. Эти сваи изготовляют из сборных железобетонных элементов длиной 60—80 см с размерами сечений 25×25 и 30×30 см. Для полов применяют элементы больших размеров 120×60×25 см. Элементы располагаются один над другим, соприкасаясь торцовыми поверхностями. Для сопряжения элементов используют вертикальные металлические штыри диаметром 37,5—50 мм, которые вставляются в гнезда в центральной части сборных элементов и этим препятствуют их взаимному смещению. Последовательность подводки свай «Мега» детально рассмотрена в работах [4, 48].
Источник
Усиление фундаментов вдавливаемыми сваями
В особо сложных случаях усиления фундаментов мелкого заложения, когда нагрузку от здания надо передать на глубоко залегающие прочные грунты, особенно при наличии высокого уровня грунтовых вод, используют вдавливаемые сваи [2]. Усиление фундаментов сваями (сборными железобетонными или из отдельных сплошных или трубчатых элементов) производится двумя способами: пересадкой фундаментов на выносные сваи или подведением свай под подошву фундамента.
Для усиления ленточных фундаментов выносные сваи могут устраиваться как с каждой стороны ленточного фундамента
(рис. 2.10, а), так и с одной его стороны в один или два ряда (консольные и рычажные системы) (рис. 2.10, б). Для пересадки столбчатых фундаментов сваи могут располагаться с двух противоположных сторон подошвы (рис. 2.10, в) или вокруг нее (рис. 2.10, г). Сваи, подводимые под подошву фундамента, можно также располагать в один или несколько рядов в зависимости от конструкции существующего фундамента.
Выносные сваи применяют при высоком уровне грунтовых вод, а сваи, подводимые под подошву фундамента – при низком. Сваи располагают одну от другой на расстоянии не менее 3d.
Головы свай с усиливаемым фундаментом соединяются ростверками, выполняемыми в виде железобетонных поясов (для ленточных фундаментов) или железобетонных обойм (для столбчатых фундаментов).
Рис. 2.10. Схемы размещения выносных свай при усилении
ленточных и столбчатых фундаментов
1 – усиливаемый фундамент; 2 – свая; 3 – железобетонный пояс;
4 – рандбалки, 5 – поперечная балка; 6 – рычажный ростверк;
7 – железобетонная обойма
Если усиливаемые фундаменты не имеют достаточной прочности, то их укрепляют обвязочными балками. Для лучшей передачи нагрузки от усиливаемого фундамента на сваи применяют проходящие через него поперечные металлические и железобетонные балки. Длина свай устанавливается в зависимости от характеристики грунтов, размеров поперечного сечения свай и нагрузок на фундамент.
При проектировании усиления работа старого фундамента, как правило, в расчетах не учитывается. Вся нагрузка от существующего здания, а также и дополнительная должны быть восприняты свайным фундаментом. Для предварительных соображений несущую способность свай определяют по расчету, уточнение ее производится путём испытания пробных свай статической нагрузкой непосредственно на строительной площадке, где производится усиление.
При усилении фундамента выносными сваями добиваются надежного сопряжения старого фундамента со сваями [2]. В фундаменте или при необходимости в стене устанавливают в продольных штрабах ранд балки. Кроме того, в фундаменте или стене пробивают сквозные гнезда, в которые заводятся поперечные металлические балки. В качестве поперечных могут применяться железобетонные балки. Балки связываются монолитным железобетонным ростверком, который соединяет головы свай (см. рис. 2.10). Сваи выводят до верха нижней ступени фундамента, а затем бетонируют раздельные ростверки. Домкраты устанавливают непосредственно над сваями, чтобы исключить работу ростверка на изгиб. На участке, расположенном между домкратами, фундамент разбирают и бетонируют ступень фундамента, объединяющую оба ряда ростверков. Эта ступень должна быть выполнена так, чтобы смогла работать как жесткий фундамент. Через сутки домкраты снимают. Инвентарные ригели удаляют, старую кладку на этих участках разбирают и заменяют бетоном.
Для столбчатых фундаментов поперечные передаточные балки делают парными и между ними зажимают колонну или фундамент. Для синхронной работы домкраты присоединяют к общему насосу. Давление в домкратах увеличивают ступенями. После каждой ступени делают перерыв для наблюдения за осадкой свай под нагрузкой. Перерыв продолжается до тех пор, пока осадка свай не прекратится. Обжатие свай должно прекращайся, как только прибор, установленный на колонне, отметит малейший ее подъем. При этом давлении сваи получают ту нагрузку, которая будет передаваться от сооружения. После стабилизации осадки свай производится подклинка между рандбалками и поперечными балками, затем устраивают железобетонный пояс.
В случае больших нагрузок иногда возникает необходимость погружения составных свай в два ряда. Сваи размещают под фундаментом, если позволяет его ширина (рис. 2.11, а), или размещают по обе стороны от фундамента при недостаточной его ширине
(рис. 2.11, б), иногда делают консольное уширение (рис. 2.11, в).
Рис. 2.11. Различные схемы усиления фундаментов
составными сваями
1 – существующий фундамент; 2 – сваи; 3 – железобетонные балки;
4 – тяги
Для сопряжения свай со старым фундаментом в нем устраивают отверстия и борозды. Консольные балки соединяют стальными тягами. Предпочтительнее устраивать непрерывные продольные балки, так как они распределяют реакции от свай на большую длину и способствуют увеличению продольной жесткости фундамента.
При проектировании вдавливаемых свай требуется тщательное обследование конструкций здания, так как состояние стен влияет на значения как расчетной нагрузки на сваю, так и максимального усилия погружения; при этом расчетная нагрузка на сваю не должна превышать допустимой нагрузки на участок стены. Шаг свай чаще всего составляет 1,4 -2,5 м.
Пример усиления аварийного фундамента с помощью задавливаемых выносных металлических свай представлен на рис. 2.12.
Рис. 2.12. Схема усиления фундаментов с помощью
залавливаемых металлических свай
1 – существующий фундамент; 2 – металлические трубчатые сваи;
3 – арматурный каркас оголовка сваи; 4 – оголовок сваи;
5 – монолитные железобетонные балки; 6 – стены здания; 7 – труба для подачи в сваю бетона бетононасосом
Сваи из отрезков металлических труб длиной 1 м, диаметром 237 мм и толщиной стенки 8 мм располагали попарно – с двух сторон стены. Сваи погружали домкратами, которые упирались в железобетонные балки, изготовляемые совместно со сплошным железобетонным поясом, который омоноличивался со сваями. Железобетонный пояс устраивался на уровне пола первого этажа до начала работ по задавливанию свай. Задавливание свай осуществлялось стыкующимися с помощью сварки секциями и одновременно с двух сторон стены (в местах простенков) по всему контуру здания. Для подвески домкрата и равномерного распределения усилия задавливания предусматривалась инвентарная металлическая упорная балка, которая крепилась параллельно стене здания (с каждой ее стороны) к трем соседним железобетонным балкам. После установки последней секции домкрат и инвентарную балку демонтировали, устанавливали арматуру и опалубку оголовка сваи, всю полость трубчатой сваи заполняли бетоном литой консистенции и бетонировали оголовок сваи через отверстие в железобетонной балке.
Полная длина свай составляла от 10 до 15 м (из условия прорезки насыпных грунтов), максимальное усилие задавливания в домкрате допускалось до 350 кН (с учетом веса здания). При невозможности погружения сваи таким усилием до проектной отметки применялось бурение лидирующих скважин диаметром 160 мм (станками ручного бурения). Такой способ усиления фундаментов позволил всю нагрузку от здания передать на прочные глубокозалегающие грунты.
Дата добавления: 2015-10-09 ; просмотров: 4150 ;
Источник
4.4. Усиление фундаментов вдавливаемыми сваями (ч. 2)
В случае больших нагрузок иногда возникает необходимость погружения составных свай в два ряда. Сваи размещают под фундаментом, если позволяет его ширина (рис. 4.16, а), или размещают по обе стороны от фундамента при недостаточной его ширине (рис. 4.16, б), иногда делают консольное уширение (рис. 4.16, в). Для сопряжения свай со старым фундаментом в нем устраивают отверстия и борозды. Консольные балки соединяют стальными тягами. Предпочтительнее устраивать непрерывные продольные балки, так как они распределяют реакции от свай на большую длину и способствуют увеличению продольной жесткости фундамента.
При проектировании вдавливаемых свай требуется тщательное обследование конструкций здания, так как состояние стен влияет на значения как расчетной нагрузки на сваю, так и максимального усилия погружения; при этом расчетная нагрузка на сваю не должна превышать допустимой нагрузки на участок стены. Шаг свай чаще всего составляет 1,4—2,5 м.
Рассмотрим некоторые примеры усиления фундаментов вдавливаемыми сваями. Ленточные фундаменты здания бывшей школы по ул. Ленина в Киеве были усилены с помощью задавливаемых металлических свай. Основание представляло собой свалку мелкозема с примесью строительного мусора и органических веществ, подстилаемую песками различной мощности — от 9 до 17 м, которые характеризовались различным состоянием — от влажного до водонасыщенного (единого водоносного горизонта не было установлено).
Четырехэтажное здание школы было построено в 1938 г., стены выполнены из пустотелого кирпича, междуэтажные и чердачные перекрытия деревянные, под подвалом и вестибюлем железобетонные. Фундаменты ленточные бутобетонные на известковом растворе. Под фундаментами выполнена подушка из кирпичного боя толщиной 0,3—0,4 м. Глубина заложения фундаментов 1,6 м, в подвальной части 3,5 и 4,5 м от уровня пола первого этажа. Среднее давление на основание под подошвой существующих фундаментов равно 0,13—0,14 МПа. В конструкциях здания отсутствуют железобетонные пояса на уровне перекрытия и по фундаментам. После ввода здания в эксплуатацию стали развиваться деформации несущих конструкций. Наиболее сильное развитие неравномерных деформаций началось в 1949 г. Осадки углов здания с 1957 по 1975 г. составляли 150—270 мм. Западный фасад по центру на уровне третьего этажа имел отклонение от вертикали в 124 мм.
Выполненные в 1975 г. инженерно-геологические изыскания показали, что основными причинами осадок фундаментов и деформаций стен здания являются: неравномерное уплотнение обводненного мощного (и неодинакового по площади здания) слоя насыпных грунтов; гниение имеющихся в грунтах основания органических остатков; разрушение бутовой кладки фундаментов.
При проектировании было рассмотрено три варианта усиления оснований и фундаментов: способ химического закрепления грунтов; устройство монолитных железобетонных фундаментных плит с включением в работу существующих фундаментов; устройство свайных фундаментов методом задавливания. Предпочтение было отдано последнему варианту.
Сваи из отрезков металлических труб длиной 1 м, диаметром 237 и толщиной стенки 8 мм располагали попарно — с двух сторон стены (рис. 4.17). Сваи погружали домкратами ГДЗ-300, которые упирались в железобетонные балки, изготовляемые совместно со сплошным железобетонным поясом, который омоноличивался со сваями. Железобетонный пояс устраивался на уровне пола первого этажа до начала работ по задавливанию свай. Задавливание свай осуществлялось стыкующимися с помощью сварки секциями и одновременно с двух сторон стены (в местах простенков) по всему контуру здания. Для подвески домкрата и равномерного распределения усилия задавливания предусматривалась инвентарная металлическая упорная балка, которая крепилась параллельно стене здания (с каждой ее стороны) к трем соседним железобетонным балкам. После установки последней секции домкрат и инвентарную балку демонтировали, устанавливали арматуру и опалубку оголовка сваи, всю полость трубчатой сваи заполняли бетоном марки М200 литой консистенции и бетонировали оголовок сваи через отверстие в железобетонной балке.
Максимальная расчетная нагрузка на сваю была принята равной 230 кН. Полная длина свай составляла от 10 до 15 м (из условия прорезки насыпных грунтов), максимальное усилие задавливания в домкрате допускалось до 350 кН (с учетом веса здания). При невозможности погружения сваи таким усилием до проектной отметки применялось бурение лидирующих скважин диаметром 160 мм (станками ручного бурения). Такой способ усиления фундаментов позволил всю нагрузку от здания передать на прочные глубокозалегающие грунты.
Вдавливание составных металлических свай успешно было применено в Томске для предотвращения неравномерных деформаций пятиэтажного жилого дома, находящегося в аварийном состоянии. Здание характеризовалось развитием вертикальных разрывов по всей высоте [62]. По рекомендации НИИпромстроя составные сваи для усиления фундаментов успешно применяют на ряде объектов в Башкирии [32, с. 181].
Источник