Устройство фундаментов вблизи существующих зданий

Все чаще при реконструкции зданий в городской застройке встречаются ситуации, когда новые фундаменты необходимо установить в непосредственной близости от существующих.

В таких случаях возникает вероятность влияния нового фундамента на работу существующего. Чтобы исключить взаимовлияние старого и нового фундаментов, должны выполняться следующие условия:

— осадок старого фундамента происходить не должно, осадки должны быть стабилизированы и к данному времени закончиться;

-зоны напряженно-деформированного состояния (НДС)- «луковицы напряжений» существующего и нового фундаментов не должны пересекаться и накладываться (по результатам поверочных расчетов).

Глубина заложения нового фундамента при этом может быть:

а) ниже уровня подошвы существующего фундамента. В этом случае проблемы по взаимовлиянию фундаментов снимаются;

б) выше уровня подошвы существующего фундамента. Тогда необходимо выполнение следующих условий:

— угол превышения их уровней должен быть не более 30 градусов (см. рис.5.40), то есть если а/d ³ 1/2, то новый фундамент можно заложить на эту отметку;

— если же а/d £ 1/2, то глубину заложения нового фундамента следует увеличить на величину

где	а	−	расстояние между ближайшими сторонами фундаментов, м;
d	−	превышение нового фундамента над старым, м

Допустимая разность отметок устройства рядом стоящих фундаментов не должна превышать величину, определяемую следующим образом:

где	φ1	−	расчетный угол внутреннего трения грунта;
сI	−	расчетное удельное сцепление грунта;
р	−	среднее давление от расчетных нагрузок под подошвой расположенного выше фундамента.

Рис. 5. 40. Устройство нового фундамента на разных отметках вблизи существующего фундамента:

1 — существующий фундамент; 2 − новый фундамент; 3 – подвал существующего здания.

Н_подв – отметка пола подвала существующего здания;

Н_сущ – отметка заложения существующего фундамента; Н_нов – отметка заложения проектируемого фундамента

Другим решением по исключению взаимовлияния фундаментов является устройство между фундаментами шпунта (см. рис.5.41).

Шпунтовая стенка позволяет оградить старые фундаменты от дополнительных осадок под влиянием нагрузок от новых, осадки которых будут происходить в начальный период после постройки. Шпунтовый ряд обычно устраивают из антисептированных досок, которые забивают глубже подошвы фундамента на 0,5 – 1,0 м для обеспечения заделки. Эффективен также стальной стандартный шпунт, который погружается «пакетом».

Рис. 5. 41. Схема устройства нового фундамента на одном уровне с существующим фундаментом:

1 — существующий фундамент; 2 − проектируемый новый фундамент; 3 – шпунтовый ряд; 4 – «луковица» напряжений; 5 –анкер для крепления шпунтовой стенки к фундаменту, горизонтальная связь

Дата добавления: 2016-04-11 ; просмотров: 10131 ;

Источник

1. Общие требования к производству работ

Выбор оптимального способа производства работ по устройству фундаментов определяет успешную работу оснований и фундаментов в не меньшей степени, чем хорошо обоснованное проектное решение.

Способ разработки котлована должен выбираться с учетом заглубления котлована по отношению к существующим фундаментам, размера захваток, уровня подземных вод, вида и состояния грунтов, времени года и других факторов. При производстве работ динамическое воздействие на основание и фундаменты существующих зданий не должно быть значительным, поэтому в пределах полосы, примыкающей непосредственно к постройкам, рекомендуется использовать экскаваторы с малой емкостью ковша, но не размещать их в котлованах.

Способ и сроки производства работ следует выбирать таким образом, чтобы не допустить:

• промораживания грунтов основания существующих фундаментов;
• разуплотнения грунта основания восходящими потоками подземной воды при удалении ее открытым способом;
• ухудшения свойств грунта в основании работающими землеройными, рыхлительными, сваебойными, уплотняющими машинами и механизмами и транспортными средствами;
• затопления основания подземными водами;
• выдавливания плывунных грунтов во время разработки котлована;
• вывалов грунта из-под фундамента в котлован при его перекопке.

Перечисленные факторы, как правило, ухудшают свойства грунта и приводят к опасным деформациям основания, поэтому работы по возведению фундаментов должны выполняться по тщательно разработанному проекту производства работ (ППР).

2. Производство работ при возведении фундаментов мелкого заложения

Разработку котлована и возведение фундаментов мелкого заложения вблизи существующих зданий необходимо вести таким образом, чтобы не нарушать естественной структуры грунтов основания. Возводить фундаменты в открытом котловане в северо-западных районах СССР желательно преимущественно летом. Период, на который котлованы и траншеи остаются открытыми, должен быть предельно сокращен, поскольку прочность, а следовательно, и устойчивость грунтов при вскрытии уменьшается в связи с их набуханием, размоканием, разуплотнением, развитием в них суффозии и других явлений. Наихудшие условия складываются при разработке котлована в конце лета или осенью (из-за увеличения количества осадков) и при последующем возведении фундаментов зимой. При разработке ППР в зависимости от соотношения глубин проектируемого котлована d_t , заложения подошвы существующих фундаментов d_f и уровня подземных вод d_ω требуется учитывать следующие положения (рис. 5.1) [34].

1. При d_t ≤ d_f – 0,5 и d_t разработка котлованов возможна без применения специальных мероприятий.

2. При d_f – 0,5 d_t и d_t разработку котлована в пределах полосы шириной 5 м, считая от края существующего фундамента, следует производить захватками не более 1,5 м по длине примыкания.

3. При d_t > d_ω до начала разработки котлована необходимо забить технологический шпунт (рис. 5.2), чтобы сократить или предотвратить приток подземных вод; такой шпунт должен быть погружен до подстилающего водоупора (рис. 5.2 а) или на глубину, определяемую соотношением (рис. 5.2, б)

где l — необходимая длина шпунта (от поверхности земли).

Необходимо помнить, что длина шпунта, определенная по приведенной формуле, не гарантирует устойчивости грунтов основания существующих фундаментов, и этот вопрос подлежит специальному рассмотрению. Разработка котлована и возведение фундаментов должны выполняться захватками.

4. При d_f + 1 м вдоль линии примыкания котлована к существующим фундаментам следует забивать шпунт, устойчивость которого должна быть вычислена с учетом давления, передаваемого на грунт существующими фундаментами [8].

5. При d_t > d_b + 1 м независимо от соотношения d_t и d_ω требуется проведение следующих мероприятий: выполнение работ на одной захватке не должно превышать 2 сут; выбор способа разработки грунта следует осуществлять с учетом напряженного состояния грунтов в основании существующих фундаментов. Применение экскаватора с ковшом драглайн, шар- или клин-молота на расстоянии ближе 20 м от существующих зданий и др., а также взрывного способа недопустимо.

6. Если котлован глубиной d_t примыкает вплотную к фундаментам существующих построек, следует, как правило, применять деревянный технологический шпунт, забиваемый по краю фундамента на глубину 2—3 м ниже подошвы. При этом необходимо выполнить расчет этого основания по устойчивости с учетом способа разработки котлована.

7. В случаях когда котлован глубиной d_t примыкает не вплотную к существующим фундаментам, необходимо принимать во внимание следующие положения (см. рис. 5.1): d_b ≤ d_f , L ≤ 1,5 d_f , b_f ≤ L — котлован располагается за пределами призмы выпора, устойчивость фундамента заведомо обеспечена; d_f – d_b ≤ d_f – d_t при L ≥ 0 и d_ω > d_t — устойчивость фундаментов и основания обеспечена; d_t ≤ d_f ,0 ≤ L ≤ 1,5 d_f — производится расчет по первому предельному состоянию 1 .

Если d_ω > d_t , рекомендуется использовать характеристики сопротивления грунтов сдвигу в консолидированном состоянии, а удельный вес грунта γ_I и γ’_I находить по результатам прямых определений. Если же уровень подземных вод находится выше дна котлована и проектируется открытый водоотлив, значение удельного веса подставляется с учетом взвешивающего действия воды независимо от состава грунтов, т.е. γ_Isb и γ’_Isd . Таким образом можно рассчитать несущую способность основания существующего фундамента с учетом разработки котлована, дно которого располагается выше уровня подземных, вод. Разработка котлована возможна без шпунта, если выполнено условие [формула (11) СНиП 2.02.01-83]

где F — расчетная нагрузка на основание существующего здания: F_u — сила предельного сопротивления основания существующего здания; γ_n — коэффициент надежности по назначению существующего сооружения, принимаемый равным 1,1 с учетом того, что котлован около существующих зданий должен быть открыт ограниченное время; γ_с — коэффициент условий работы.

При d_t ≤ d_f и L ≥ 0 длина заделки шпунта ниже подошвы существующего фундамента h должна приниматься по условию h > 2 b_f . Такой шпунт гарантирует устойчивость основания (без учета динамических воздействий), и расчет можно не производить.

При необходимости разработки котлована, примыкающего вплотную к существующему зданию, не имеющему подвала, устойчивость основания рассчитывается в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83 (как с учетом, так и без учета гидродинамического давления) графоаналитическим, методом с построением круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Разработка котлована ниже подошвы существующих фундаментов допускается в исключительных случаях. При этом обязательна забивка технологического шпунта, который должен быть рассчитан не только на прочность с учетом вертикального давления на грунт от существующих фундаментов, но и на деформацию в горизонтальном направлении 2 . Неподвижность шпунта может быть обеспечена анкерами, распорами и другими элементами. Только после надежного крепления шпунта и обеспечения его неподвижности возможна разработка грунта в котловане до проектной отметки.

При разработке котлована ниже подошвы существующих фундаментов с некоторым удалением от них необходима проверка устойчивости основания загруженного фундамента, расположенного вблизи нисходящего откоса.

В тех случаях, когда новое здание заглубляется в грунт значительно ниже подошвы существующих фундаментов, целесообразно устраивать стену в грунте, которая одновременно может служить фундаментом нового здания, подвальной стенкой, ограждением котлована и стеной, разъединяющей основание нового и существующего здания. В соответствии с расчетом такую стену анкеруют или закрепляют контрфорсами. Применение указанного способа особенно целесообразно в условиях тесной застройки территории при высоком уровне подземных вод. Проектом производства работ по устройству стены в грунте должны быть предусмотрены меры по ограничению временных нагрузок возле траншеи.

В ряде случаев для понижения уровня подземных вод приходится производить глубинное водопонижение с помощью иглофильтров. При этом необходимо считаться с тем, что применение глубинного водоотлива требует осторожности, поскольку основания существующих зданий могут получить дополнительные деформации вследствие неравномерного уплотнения из-за суффозионного выноса частиц, а также увеличения (примерно вдвое) удельного веса грунта и оседания территории. Поэтому при разработке проекта производства работ возможная дополнительная осадка основания, вызываемая водопонижением, должна быть учтена при расчете, для которого можно использовать следующие положения [6]:

• нагрузка на основание приложена в пределах площади, находящейся под воздействием водопонижения;
• мощность осушенной толщи, создающей пригрузку, равна разности отметок первоначального уровня подземных вод d_ω и уровня воды в скважинах (у иглофильтров) d ‘ ω ;
• дополнительная нагрузка определяется по формуле
• P_ad = (d_ω – d ‘ ω)(γ – γ_sb) ;
• нагрузка считается приложенной на отметке d_ω ;
• мощность сжимаемой зоны принимается до кровли коренных или малосжимаемых грунтов.

Полученная осадка от водопонижения суммируется с дополнительной осадкой фундамента существующего здания, расположенного ближе всего к новому сооружению.

Работы по погружению иглофильтров и по водоотливу должны выполняться с соблюдением специальных требований и проводиться под постоянным техническим контролем. Так, погружение иглофильтров в грунт методом размыва допускается на расстоянии от края существующего фундамента, большем разности между отметками подошвы фундамента и низа иглофильтров. При этом иглофильтры, погружаемые в пылеватые и тонкие пески и супеси, должны обсыпаться крупным или средней крупности песком. При расстоянии, меньшем указанного, иглофильтры должны устанавливаться в буровые скважины и обсыпаться крупным или средней крупности песком.

При близком расположении иглофильтров к существующим фундаментам недопустимо вымывание пылеватых и тонкопесчаных частиц грунта. Это должно быть выявлено заранее по данным инженерно-геологических изысканий. Кроме того, в период водоотлива необходим постоянный контроль мутности воды.

Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих сооружений

Источник

Возведения фундаментов вблизи существующих зданий

В последние годы особую актуальность приобретает проблема возведения фундаментов новых зданий вблизи существующих объектов, поскольку при этом возникают не только значительные технологические трудности, но и опасность повреждений расположенных в непосредственной близости ранее возведенных строений. Строительство зданий вблизи или вплотную к уже существующим является более сложной задачей, чем возведение отдельно стоящего здания. Опыт свидетельствует, что пренебрежение особыми условиями такого строительства может привести к появлению в стенах ранее построенных зданий трещин, к перекосам проемов и лестничных маршей, к сдвигу плит перекрытий и, в конечном итоге, к нарушению нормальных условий эксплуатации существующих зданий, а иногда даже к аварийным ситуациям. Особенно возрастает опасность подобных деформаций при строительстве на основаниях, сложенных слабыми грунтами, так как эти грунты сравнительно легко подвержены технологическому разрушению и характеризуются значительными и медленно затухающими осадками.

Б.И. Далматов выделяет следующие причины, обусловливающие проявление дополнительных деформаций существующих зданий при возведении около них фундаментов:

• выпор грунта в сторону разрабатываемого котлована;
• суффозия грунта из-под подошвы фундамента при открытом водоотливе;
• динамическое воздействие на грунт при забивке шпунта свай;
• разработка мерзлого грунта и промораживание талого грунта;
• отклонение шпунта под воздействием нового фундамента.

При разработке котлована для строительства нового здания рядом с существующим необходимо соблюдать следующие правила:

• не применять ударные и взрывные способы разработки грунта;
• максимально сокращать строительные работы в котловане.

Если строительство ведется рядом с существующим зданием вплотную и отметки заложения подошв их фундаментов совпадают, то не рекомендуется разрабатывать весь котлован до стенки существующего фундамента без специальных мероприятий. Строительство в этом случае осуществляют захватками. При этом соседняя захватка делается только после возведения фундамента на предыдущем участке.

Если глубина заложения подошвы фундамента нового здания больше, чем глубина существующего, то применяется шпунтовое ограждение, или «стена в грунте». Водопонижение в этих случаях следует проводить с осторожностью, так как оно может вызвать дополнительные осадки.

Для рядом строящихся зданий желательно использовать однотипные фундаменты.

Основная опасность для существующих зданий связана с развитием дополнительных осадок, вызванных передаваемым давлением на грунт основания новым зданием. При этом наибольшие повреждения возникают в пределах 2. 7 м от границы примыкания старых зданий. Следовательно, если между смежными зданиями обеспечен достаточный разрыв, то опасность дополнительной осадки резко снижается. На этом принципе было разработано предложение консольного примыкания к существующим фундаментам новых зданий (рис. 13.5.1).

Рис. 13.5.1. Применение фундамента с консолями с поперечными несущими стенами: 1 — существующий фундамент; 2 — ограждающая стена; 3 — зазор; 4 — монолитная часть стены фундамента с консолью; 5 — шпунт; 6 — поперечный ленточный фундамент.

Сущность этого решения заключается в том, что фундамент нового здания не доводится до его торца. Торцевая часть здания опирается на консоль, вылет которой определяется расчетом. Сама консоль рассчитывается и проектируется в соответствии с требованиями расчета железобетонных конструкций.

Другим способом является устройство между зданиями разделительной стенки в виде шпунтового ряда набивных свай, или «стена в грунте». Стенка заделывается на глубину h2 в более прочные подстилающие грунты ниже перекрывающих их слабых грунтов (рис. 13.5.2).

Рис. 13.5.2. Разделительная шпунтовая стенка 1 — фундамент существующего здания; 2 — фундамент строящегося здания; 3 — разделительный шпунт.

Разделительная стенка должна устраиваться по всей линии примыкания фундамента нового здания к существующему и с каждой стороны выходить за пределы существующего здания не менее чем на hi/4. Шпунтовая стенка в плане должна иметь шпоры, развитые в стороны примерно на 0,25h (h — мощность сжимаемой толщи или глубина развития зоны деформации).

Перспективным является способ погружения свай вблизи существующего здания статической нагрузкой. Применение этого метода позволяет полностью устранить шум, опасную вибрацию и загрязнение воздушной среды. Разработан ряд эффективных установок, позволяющих производить вдавливание свай.

Устройство буронабивных свай по технологическим особенностям вполне отвечает требованиям к возведению фундаментов вблизи зданий.

Известно много типов буронабивных свай , отличающихся, в основном, конструкцией оборудования, применяемого для проходки скважин, изготовления ствола и уширения сваи. Опыт строительства зданий на таких сваях свидетельствует о снижении в несколько раз осадок домов по отношению к фундаментам на естественном основании. Это позволяет использовать буронабивные сваи на участках примыкания к существующим зданиям, обеспечивая тем самым уменьшение влияния загружения соседних площадей до безопасных величин.

В перспективе при выборе типа фундаментов вблизи существующих зданий преимущество будет отдаваться буронабивным сваям, позволяющим достигать высокого уровня механизации процесса, иметь высокую несущую способность, проходить толщу слабых грунтов, опираться на прочные грунты и создавать необходимые условия для сохранения несущих конструкций зданий, вблизи которых выполняется строительство новых зданий.

Источник