Усиления фундамента с внутренней стороны захватками

О шаге захваток при углублении ленточных фундаментов реконструируемых зданий

(2013) Хритин И.В. — О шаге захваток при углублении ленточных фундаментов реконструируемых зданий. Труды международной научно-технической конференции Геотехника Беларуси Наука и практика, Минск

Увеличение глубины заложения фундамента — достаточно распространенный прием, позволяющий передать на основание дополнительную нагрузку, возникающую при реконструкции, в том числе с повышением этажности. Кроме того в практике строительства часто при реконструкции зданий выполняется устройство нового или углубление уже существующего подвала или цокольного этажа. При этом проектируемая отметка подвала зачастую оказывается ниже отметки заложения существующих фундаментов, в связи с чем возникает необходимость в их углублении.

Распространенным способом углубления ленточных фундаментов является подведение под них новых монолитных железобетонных элементов [1]. Подведение осуществляется поэтапно, последовательными или чередующимися захватками вдоль существующего фундамента. Шаг между одновременно выполняемыми захватками является важнейшим критерием при производстве работ, так как от него зависит трудоемкость и сроки выполнения работ. Чем чаще шаг захваток, тем ниже трудоемкость и короче сроки. Однако не менее важным фактором при выборе шага между захватками является необходимость ограничения дополнительных осадок реконструируемого здания. Подавляющее большинство этих зданий имеют не малый срок эксплуатации, а так же могут являться памятникам архитектуры, культуры или зданиям исторической застройки. Предельные дополнительные деформации фундаментов таких зданий, установлены [2] в пределах от 1см до 5см. В работе [3] рекомендован интервал между захватками равный пяти-шести захваткам без учета вида грунта основания.

В экспериментально-технологическом отделении НИИОСП им. Н.М. Герсеванова сделана попытка проанализировать зависимость шага (интервала) между единовременно выполняемыми захватками при углублении фундамента на дополнительные деформации реконструируемого здания. Полученные результаты в виде таблиц и графиков помогут инженеру-конструктору дать предварительную оценку прогнозируемых деформаций здания в результате реконструкции и выбрать оптимальный шаг захваток, обеспечивающий дальнейшую нормальную эксплуатацию данного здания.

Проанализировав спектр существующих геотехнических программ, для решения поставленной задачи был выбран программный комплекс PLAXIS 3D, позволяющий выполнить моделирование изменения НДС массива грунта под фундаментом в пространственной постановке на основании МКЭ.

Рис. 1. Общий вид расчетной модели на этапе устройства захваток первой очереди с интервалом равным трем захваткам.

3D модель включала в себя однородный массив грунта и ленточный фундамент шириной 1,0м и глубиной заложения 2,0м.

При моделировании рассмотрено углубление фундамента на 1,0м подведением железобетонной ленты захватками шириной 1,0м (рис. 1).

Вычисление прогнозируемых осадок фундамента выполнено с учетом следующей последовательности производства работ:
— этап 1 – разработка грунта под подошвой фундамента для бетонирования захваток первой очереди с шагом 1-5 захваток;
— этап 2 – бетонирование захваток первой очереди;
— этап 3 – разработка грунта под подошвой фундамента для бетонирования захваток второй очереди с шагом 1-5 захваток;
— этап 4 — бетонирование захваток второй очереди;
— и так далее, в зависимости от интервала между одновременно выполняемыми захватками.

Грунтовый массив представлен простой и устойчивой нелинейной моделью грунта Кулона-Мора. В качестве основания фундамента рассмотрен диапазон суглинков в интервале от полутвердых до мягкопластичных с коэффициентами пористости 0,75, 085, 0,95. Прочностные и деформационные характеристики данных грунтов приняты по Приложению Б [2].

Для задания нагрузок (давления под подошвой фундамента) на основание углубляемого фундамента использовано два подхода. Первый подход предусматривал задание нагрузки в пределах значения расчетного сопротивления соответствующего грунта (p=R и p=0,5R), второй задание нагрузки равной фиксированным значениям (p=100кПа, p=200кПа, p=300кПа).

В результате численного многовариантного расчета получены зависимости дополнительных осадок фундаментов зданий в результате их углубления от интервала между одновременно выполняемыми захватками при различных характеристиках грунта основания и давлениях под подошвой данного фундамента.

Первый подход при задании нагрузки под подошвой фундамента показал, что: при давлениях p=0,5R максимальная дополнительная осадка фундамента составит 0,8-1,4см, минимальная – 0,6-0,9см; при давлениях p=R максимальная дополнительная осадка фундамента составит 5,6-24,3см, минимальная – 1,3-2,4см (табл. 1). Минимальные значения осадок выявлены при интервале, между одновременно выполняемыми захватками, равном: при p=0,5R — трем захваткам и более; при p=R – четырем захваткам и более. При данных интервалах между захватками наблюдается стагнация результатов вычисления и дальнейшего уменьшения значения осадок при увеличении интервала не происходит.

Таким образом, в рассмотренных грунтовых условиях прогнозируемые осадки в результате углубления фундаментов реконструируемых зданий захватками, выполняемыми с интервалом в 3-4 захватки, не превышают допустимых значений для зданий и сооружений исторической застройки при давлении под фундаментами в пределах 0,5R и остальных зданий при давлении в пределах R.

Второй подход при заданной нагрузке под подошвой фундамента показал, что прогнозируемые дополнительные осадки реализуются в диапазоне допустимых значений в следующих случаях (рис. 2-4).
1. При давлении под подошвой фундамента p=100кПа:
— здания и сооружения исторической застройки – во всех рассмотренных грунтах за исключением мягкопластичного суглинка с коэффициентом пористости e=0,95;
— остальные здания – для всех рассмотренных грунтов.

2. При давлении под подошвой фундамента p=200кПа:
— здания и сооружения исторической застройки – в тугопластичных суглинках с коэффициентом пористости e=0,75 и e=0,85, в пластичных суглинках с коэффициентом пористости e=0,75;
— остальные здания — во всех рассмотренных грунтах за исключением мягкопластичного суглинка с коэффициентом пористости e=0,95.

3. При давлении под подошвой фундамента p=300кПа:
— здания и сооружения исторической застройки – превышение предельных значений во всех рассмотренных грунтах;
— остальные здания – в полутвердом суглинке, в пластичном суглинке с коэффициентом пористости e=0,75 и e=0,85, в мягкопластичном суглинке с коэффициентом пористости e=0,75.

Следует обратить внимание на то, что полученные данные не учитывают динамические воздействия от строительных механизмов и изменение температурно-влажностного режима грунта основания. Таким образом, реальные значения дополнительных осадок фундаментов могут отличаться в большую сторону.

Заключение

Результаты численного многовариантного расчета позволили дать количественную оценку прогнозируемых дополнительных осадок реконструируемых зданий в результате углубления их фундаментов в зависимости от грунтовых условий, давления под подошвой и шага между одновременно выполняемыми захватками.

Получены данные о наиболее оптимальном интервале между одновременно выполняемыми захватками, равном 3-4 захваткам.

Установлено, что при углублении фундаментов захватками, дополнительные осадки реконструируемых зданий, окажутся в пределах допустимых [2] для зданий исторической застройки и памятников архитектуры при незначительных давлениях под подошвой фундаментов в пределах 0,5R, а для остальных типов зданий при давлении не превышающем R. В случае если давление под фундаментом превышает R (для зданий исторической застройки 0,5R) углубление фундаментов возможно только в комплексе с усилением фундаментов сваями или их разгрузкой на время работ.

1. П. А. Коновалов. Основания и фундаменты реконструируемых зданий/ П. А. Коновалов//ВНИИНТПИ, 4-е издание. – М., 2000. – 181 с.
2. СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений. – М., 2011.
3. И.Т. Иванов. Усиление оснований, фундаментов и стен жилых зданий/ И.Т. Титов//Издательство министерства коммунального хозяйства РСФСР. – М., 1955. – 73 с.

Источник

Общие указания по производству работ по усилению бутовых фундаментов

Принципиальная схема производства работ на захватке по усилению бутовых фундаментов:

отрывают траншею около захватки;
очищают и насекают поверхность фундамента;
устанавливают штыри и инъекторы, штрабят отверстие для заведения обоймы под кирпичную кладку;
усиляют грунт под обоймой;
монтируют арматурный каркас обоймы и нижнюю часть опалубки;
цементируют бутовую кладку фундамента;
монтируют верхнюю часть опалубки;
бетонируют обойму;
снимают опалубку;
устройство гидроизоляции;
засыпка траншеи грунтом.

Общие указания по производству работ по усилению бутовых фундаментов ленточного типа:

Работы по укреплению тела ленточного фундамента ведут захватками длиной 2-2,5 м. Усиление смежного участка следует выполнять не ранее, чем через 7 суток после окончания работ на предыдущем смежном участке.
На участках усиления фундамента разрабатывают траншею шириной 1,2-2 м. Траншеи устраивают с внутренней, а затем (после работ по усилению) с наружной стороны фундамента. Не допускается одновременная отрывка траншей с обеих сторон соответствующего участка фундамента. Учитывая наличие стесненных условий снаружи и внутри здания, траншеи отрывают вручную.
Для понижения грунтовых вод при производстве работ на расстоянии 3-4 м от фундаментов устраиваю водосборные колодцы, из которых периодически откачивают воду. При насыщении откачиваемой воды мелкими частицами грунта понижение уровня грунтовых вод рекомендуется проводить с помощью кольцевого дренажа.
Поверхность фундамента очищают и насекают для шероховатости металлическими щетками, зубилом, перфораторами или отбойными молотками со специальными насадками на глубину 10-15 мм.
Для лучшей связи существующего фундамента с обоймами в просверленные перфоратором отверстия забивают штыри диаметром 16 мм в шахматном порядке через 25 см по высоте через 1 м по длине фундамента. Прорезают штрабу глубиной 100 мм и высотой 150 мм для заведения обоймы под кирпичную кладку.
Затем бурят отверстия на глубину 100-150 мм для установки инъекторов (пакеров) из металлических патрубков диаметром 25 мм и длиной 150-200 мм для цементации бутовой кладки фундамента. Пробуриваемые отверстия должны быть на 2-3 мм больше диаметра инъектора и располагаться с шагом 500-700 мм.
Перед установкой арматуры уплотняют грунт под уширяемой частью фундамента и втрамбовывают щебень слоем 100 мм.
Устанавливают арматурный каркас обоймы (с оставлением выпусков в соседние захватки и вышерасположенные конструкции) и монтируют нижнюю часть опалубки; осуществляется стыковка арматуры с выпусками, оставленными на соседних захватках.
Затем под давлением производят цементацию ослабленной бутовой кладки фундамента. Раствор нагнетают последовательно в каждую трубку, повторяя этот процесс несколько раз до полного «отказа». Под отказом принято считать момент, когда прекращается поглощение кладкой водоцементной смеси, резко повышается давление (по показаниям манометра) и трубка заполняется спрессовавшимся цементным тестом.
После цементации кладки завершают монтаж опалубки и приступают к бетонированию. Укладка бетона в опалубку для устройства уширяемой части фундамента производится с послойным уплотнением вибратором. При укладке бетона в конструкцию с наружной стороны здания бетонную смесь в опалубку опускать по лотку.
Опалубку снимают после набора бетоном 50% прочности.
До засыпки траншеи обновленную поверхность фундаментов обмазывают горячим битумом за 2 раза.
После уширения фундамента траншею засыпают, а грунт тщательно утрамбовывают.
При производстве работ необходимо наблюдать за состоянием кирпичных стен. В случае появления деформаций немедленно прекратить работы и принять необходимые меры по креплению стен. При обнаружении на участке работ подземных коммуникаций, не предусмотренных проектом, работы следует приостановить и вызвать представителей организации, эксплуатирующей эти коммуникации.
При устройстве обратных засыпок руководствоваться указаниями СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

Общие указания по производству работ по усилению бутовых фундаментов столбчатого типа:

Работы по укреплению тела столбчатого фундамента ведут последовательно с разбивкой на захватки по 4-м сторонам. Усиление смежного участка следует выполнять не ранее, чем через 7 суток после окончания работ на предыдущем смежном участке.
На участках усиления фундамента разрабатывают траншею шириной 1,2-2 м с устройством вертикальной стенки крепления грунта. Не допускается одновременная отрывка траншей с двух и более сторон фундамента. Траншеи отрывают вручную.
Поверхность фундамента очищают и насекают для шероховатости металлическими щетками, зубилом, перфораторами или отбойными молотками со специальными насадками на глубину 10-15 мм.
Для лучшей связи существующего фундамента с обоймами в просверленные перфоратором отверстия забивают штыри диаметром 20 через 25 см по высоте в 2 ряда по длине фундамента. Прорезают штрабу глубиной 100 мм и высотой 150 мм для заведения обоймы под кирпичную кладку.
Затем бурят отверстия на глубину 100-150 мм для установки инъекторов (пакеров) из металлических патрубков диаметром 25 мм и длиной 150-200 мм для цементации бутовой кладки фундамента. Пробуриваемые отверстия должны быть на 2-3 мм больше диаметра инъектора и на одной грани должно располагаться не менее 2 отверстий.
Перед установкой арматуры уплотняют грунт под уширяемой частью фундамента и втрамбовывают щебень слоем 100 мм.
Устанавливают арматурный каркас обоймы (с оставлением выпусков в соседние захватки и вышерасположенные конструкции) и монтируют нижнюю часть опалубки; осуществляется стыковка арматуры с выпусками, оставленными на соседних сторонах.
Затем под давлением производят цементацию ослабленной бутовой кладки фундамента. Раствор нагнетают последовательно в каждую трубку, повторяя этот процесс несколько раз до полного «отказа». Под отказом принято считать момент, когда прекращается поглощение кладкой водоцементной смеси, резко повышается давление (по показаниям манометра) и трубка заполняется спрессовавшимся цементным тестом.
После цементации кладки завершают монтаж опалубки и приступают к бетонированию. Укладка бетона в опалубку для устройства уширяемой части фундамента производится с послойным уплотнением вибратором. При укладке бетона в конструкцию с наружной стороны здания бетонную смесь в опалубку опускать по лотку.
Опалубку снимают после набора бетоном 50% прочности.
До засыпки траншеи обновленную поверхность фундаментов обмазывают горячим битумом за 2 раза.
После уширения фундамента траншею засыпают, а грунт тщательно утрамбовывают.
При производстве работ необходимо наблюдать за состоянием кирпичных столбов. В случае появления деформаций немедленно прекратить работы и принять необходимые меры по креплению столбов.
При устройстве обратных засыпок руководствоваться указаниями СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

Источник