Усиление фундаментов монолитными железобетонными обоймами
В ходе эксплуатации возникает ситуация когда нужно укрепить старый фундамент дома. Причиной этому может быть потеря основанием несущей способности или проведение реконструкции, после которой увеличивается нагрузка на фундамент.
Усиление фундамента железобетонной обоймой – один из методов укрепления существующего основания. Он позволяет увеличить жилую площадь и препятствует разрушению основания дома.
Железобетонная обойма для усиления фундамента
Фундамент такого типа может быть монолитным или сборным. Монолитный – заливается бетоном в подготовленную опалубку с арматурной обвязкой. Сборный возводится из железобетонных конструкций блочного типа.
Железобетонную обойму для усиления фундамента ставят двумя способами – с расширением подошвы основания и без такого расширения:
- С расширением основания устраивают в случае надстройки дома или недостаточной толщине несущих стен.
- Обойму без уширения используют при укреплении отдельных поврежденных фрагментов фундамента. При этом несущая способность стен является достаточной.
Очередность проведения работ следующая:
- По всей длине основания дома выкапывают траншею. Открытый фундамент очищают от частиц грязи и обрабатывают цементным молочком. На поверхности фундамента просверливают отверстия для арматурных прутьев. Их диаметр составляет до 20 мм и размещают их в шахматном порядке. Прутья должны выступать из стены на 15 см.
- На этих арматурных стержнях в дальнейшем формируют арматурный каркас, обваривая его листовым металлом. В очищенные от грязи пустоты фундамента и отверстия с закрепленными стержнями под давлением подается бетон. Жидким раствором обрабатываются и все трещины на фундаменте. После затвердевания бетонного раствора бетоном заполняют все пространство металлической опалубки.
Железобетонная обойма представляет собой полностью замкнутую конструкцию, охватывающую собой всю площадь фундамента, а не только поврежденной части.
Основная задача усиления фундамента посредством устройства железобетонной обоймы – более равномерное распределение нагрузки на подошвы вследствие некачественного выполнения строительных работ. Именно таким фактором вызывается обустройство металлических обойм без увеличения площади подошвы. В верхней ее части для дополнительного крепления к основанию устанавливают анкера.
Фундаменты неглубокого заложения обустраивают железобетонными обоймами с увеличенной площадью подошвы. Прежде всего, это касается бетонных оснований и оснований из кладки.
При устройстве обойм для усиления фундамента следует учитывать состояние старого основания. Для увеличения качественного и прочного сцепления необходимо снять верхний слой бетона из усиливаемого фундамента. Таким образом, можно достичь монолитности существующего фундамента и железобетонной обоймы. В качестве дополнительного обеспечения прочности приваривают к поверхности арматурные стержни, штрабы, металлические балки, бетонные шпонки, анкера и другие крепежные элементы.
Источник
4.2. Ремонт фундаментов, усиление их обоймами и подведением конструктивных элементов (ч. 2)
Устройство обойм без увеличения площади подошвы фундамента чаще всего вызывается некачественным выполнением строительных работ. Так, например, при строительстве одного из жилых домов сборные фундаменты под столбами были выполнены недостаточно качественно, что явилось одной из причин обрушения конструкций [55]. Усиление выполнено путем заключения верхней части фундамента над подушками в железобетонные обоймы (рис. 4.2), что позволило обеспечить более равномерную передачу нагрузки на подушки. В верхней части обоймы установлены анкеры для крепления колонн.
Усиление железобетонными или бетонными обоймами с увеличением площади подошвы фундамента возможно для фундаментов мелкого заложения (из кладки, бетона, железобетона) как подвальных, так и бесподвальных зданий на всю высоту фундамента или его часть (рис. 4.3).
При устройстве обойм нельзя забывать о том, что прочность сцепления усиливаемого фундамента и новой кладки зависит от многих факторов, в том числе от вида и качества составляющих бетона. При усилении железобетонных и бетонных конструкций, находящихся в эксплуатации длительное время, необходимо учитывать возможные отрицательные изменения в наружном слое бетона [54]. Поэтому, устраивая обоймы, не всегда можно быть уверенным в том, что при сцеплении нового бетона со старым гарантируется полная монолитность обоймы и существующего фундамента. В ряде случаев необходимо снимать весь поверхностный слой старого бетона, а для обеспечения восприятия сдвигающих сил на контактной поверхности приваривать арматурные коротыши, применять штрабы, железобетонные шпонки, поперечные металлические балки, анкеры и другие элементы. Свежий бетон укладывается на чистую, шероховатую, влажную поверхность старой кладки с обязательным тщательным уплотнением бетонной смеси.
Железобетонные обоймы, которые охватывают усиливаемый фундамент со всех сторон, плотно обжимая его при усадке бетона, и работают как единое целое, следует считать наиболее простым и надежным способом усиления. Толщины обоймы определяются расчетом с учетом повышения расчетной нагрузки в случае реконструкции. Армирование производят пространственными каркасами, состоящими из замкнутых хомутов. Обычно фундаментные обоймы соединяют с обоймами усиления стен подвала или колонн (см. рис. 4.3). Если стены подвала или колонн не подлежат усилению, то под фундаментными обоймами, устраиваемыми на всю или часть высоты фундамента, устанавливаются дополнительные обоймы на высоту 1—1,5 м [54]. Усиление ленточных и столбчатых фундаментов обоймами повышает также жесткость здания в соответствующем направлении, что особенно важно в случае применения сборных конструкций.
Уширенная часть усиленного фундамента способна воспринимать только часть увеличивающейся нагрузки, а значительная ее часть передается через подошву старого фундамента. При небольшом увеличении нагрузки это допустимо, поскольку выпор грунта в стороны невозможен из-за дополнительной пригрузки элементов уширениями. При большом увеличении нагрузки элементы уширения фундаментов должны быть введены в работу путем предварительной передачи искусственного давления (обжатия). Предварительное обжатие основания производится клиньями (см. рис. 4.3, б) или домкратами, которые устанавливают, например, между рандбалкой и плитой уширения. Съему домкратов предшествует установка металлических стоек-распорок с расклиниванием их, после чего производят бетонирование обоймы (столба). Способы предварительного обжатия рассмотрены в работах [1, 2, 3, 12, 13, 54 и др.]. Увеличение площади подошвы фундамента с одновременным обжатием грунта под элементами усиления обеспечивает немедленное включение в работу уширенной части фундаментов.
Обжатие основания может осуществляться путем поворота элементов уширения в сторону основания [56]. С этой целью элементы уширения объединяются с существующим фундаментом с помощью натяжения арматурных элементов. При отжатии верхней части элементов уширения подошвы от существующего фундамента грунт под их подошвой обжимается, в результате чего происходит некоторая разгрузка основания под существующим фундаментом. При повороте элементов уширения в соединительных стержнях возникают дополнительные напряжения. Расчет усиления фундамента детально рассмотрен в работе [56].
Показанный на рис. 4.4 способ обжатия основания был применен при усилении столбчатых фундаментов одноэтажного лабораторного корпуса в связи с надстройкой второго этажа. Два сборных железобетонных элемента уширения укладывались параллельно длинной стороне существующего фундамента. Между собой элементы уширения соединялись двумя стальными стержнями с нарезанными концами, которые проходили рядом с короткой стороной существующего фундамента. После установки элементов уширения производили небольшое начальное натяжение соединительных стержней. Затем с помощью отжимных болтов верхнюю часть элементов уширения оттягивали от существующего фундамента; в соединительных стержнях увеличивались растягивающие усилия, благодаря чему элементы уширения получали наклон, который вызывал обжатие основания. Усилия в стержнях и отжимных болтах контролировали с помощью динамометрического ключа. После отжатия элементов на необходимую величину зазоры между фундаментом и элементами уширения заклинивали. Такой же способ был также использован при усилении фундаментов здания спортивного комплекса в г. Белорецке. Усиливаемые фундаменты были выполнены из монолитного железобетона. Натяжение арматуры создавалось электротермическим способом.
Источник
Устройство железобетонных обойм фундамента
1. Устройство железобетонной обоймы
Устройство железобетонных обойм выполняют в тех случаях, когда на отдельных участках фундамента прочность кладки нижележащих слоев меньше прочности вышележащих. Работы выполняют по захваткам длиной 2. 2,5 м. Железобетонные обоймы могут устраиваться с одной или с двух сторон. При устройстве двухсторонней железобетонной обоймы (рис. 4, а) в теле фундамента в шахматном порядке через 1. 1,5 м просверливают сквозные поперечные отверстия. Затем с обеих сторон устанавливают арматурные сетки Арматурные сетки соединяют между собой затяжками (арматурными стержнями диаметром 12. 20 мм), которые устанавливают в просверленные отверстия. Затем устанавливают опалубку и выполняют бетонирование подвижной бетонной смесью (осадка конуса более 15 см). Бетонирование может выполняться методом послойного торкретирования. Минимальная толщина обоймы — 150 мм.
При устройстве односторонней железобетонной обоймы (рис. 4, б) поперечные арматурные стержни анкеруют в ранее просверленные гнезда в теле фундамента, а затем к ним крепят арматурные сетки.
2. Устройство буроинъекционных свай
Увеличить одновременно несущую способность фундамента и основания можем путем устройства буроинъекционных свай. Их применение позволяет производить работы по усилению фундамента без разработки траншей и нарушения структуры грунта в основании.
Сущность способа заключается в устройстве под зданием буроинъекционных (корневидных) свай, которые передают значительную часть нагрузки на более плотные слои грунта (рис. 5). Сваи выполняют вертикальными или наклонными с помощью установок вращательного бурения, которые позволяют пробуривать скважины диаметром от 80 до 250 мм не только в грунтах основания, но и в теле фундамента. Устройство буроиньекционных свай выполняется в следующей последовательности:
бурение «лидерной» скважины; заполнение ее пластичным цементно-песчаным раствором; установка трубы-кондуктора до начала схватывания раствора; технологический перерыв для набора раствором требуемой прочности; бурение рабочей скважины до проектной отметки под защитой глинистого раствора или обсадной трубы; заполнение скважины цементно-песчаным раствором через буровой остов или трубу-инъектор снизу вверх до полного вытеснения глинистого раствора; посекционная установка арматурных каркасов; опрессовка свай.
При установке арматурных каркасов понижение уровня раствора в скважине не должно превышать более 0,5 м. Для опрессовки сваи на верхнюю часть трубы-кондуктора устанавливают тампон (обтюратор) с манометром и через инъектор нагнетают под давлением цементно-песчаный раствор. При значительном расходе раствора из-за фильт-рации грунта основания делают технологический перерыв в течение 1 суток и опрессовку повторяют.
3. Уширение подошвы банкетамии сборными ж/б отливами
Уширение подошвы фундамента выполняют банкетами из бутовой кладки или из монолитного бетона и железобетона, банкетами балочного типа, а также с помощью монолитных и сборных железобетонных подушек.
Устройство банкет из бутовой кладки выполняется крайне редко из-за большой трудоемкости работ. Чаще всего применяют одно- и двусторонние банкеты из монолитного бетона и железобетона. Конструкция банкет зависит от способа их связи с существующим фундаментом и схем передачи нагрузки от сооружения на усиляемый фундамент.
Наибольшее распространение получили банкеты, где передача нагрузки от сооружения осуществляется с помощью опорных балок (рис. 6). Для этого в стене пробивают сквозные отверстия с шагом 1,5. 2 м. в которые перпендикулярно к стене устанавливают опорные балки из стального швеллера (двутавра) или железобетона. Нагрузка на банкеты передается через распределительные балки из швеллера или двутавра №16. 18, которые располагают вдоль стены. Работы выполняются в следующей последовательности:
разбирают отмостку (при необходимости) и пол первого этажа;
устраивают водосборные колодцы, ограждения;
в пределах захватки (длина 1,5. 2 м) отрывают траншею с одной или обеих сторон фундамента;
очищают боковые поверхности фундамента;
устраивают основание под банкет из щебня толщиной 50. 100 мм путем втрамбовывания его в грунт;
в теле фундамента просверливают отверстия (в шахматном порядке через 0,25. 0,35 м по высоте 1,2. 1,5 м по длине фундамента) и забивают в них анкерные стержни диаметром 16 мм;
устанавливают опалубку и бетонируют банкет до отметки низа распределительных балок;
после набора бетоном требуемой прочности (не менее 70% проектной) устраивают в стене «окна» и устанавливают в них опорные балки;
монтируют распределительные балки и сваривают их с опорными балками;
производят добетонирование банкета на высоту распределительных балок и заделку зазоров в «окнах»‘ для опорных балок. Допускается также и обетонированне опорных балок. Класс бетона — не менее В12,5.
Также известен способо устройства сборных железобетонных отливов (рис. 7).
4. Уширение подошвы сборными и монолитными железобетонными плитами
При уширении подошвы фундамента путем подводки монолитных или сборных железобетонных плит (рис. 8) из-под него в пределах захватки длиной 1,5. 2 м удаляют грунт.
Железобетонные плиты монтируют на подготовленное выровненное основание. Зазор между поверхностью плит и подошвой фундамента зачеканивают жестким цементно-песчаным раствором марки 100.
Процесс устройства монолитной железобетонной подушки менее трудоемок. Для этого на подготовленное основание укладывают арматурные сетки, устанавливают опалубку и укладывают бетонную смесь. Уплотнение бетонной смеси выполняют вибрированием. Для обеспечения надежного контакта укладываемой бетонной смеси с фундаментом бетонирование производят на 100. 150 мм выше отметки его подошвы. Класс бетона В12,5 и более.
5. Увеличение глубины заложения фундаментов
Увеличение глубины заложения фундамента
Углубление фундаментов выполняют с применением бутовой (кирпичной) кладки, монолитного бетона и железобетона.
Способ углубления фундаментов с использованием бутовой кладки отличается высокой трудоемкостью и применяется при незначительных нагрузках. В этом случае вначале разгружают фундаменты и при наличии ослабленных участков стен устанавливают рандбалки. Затем на отдельных захватках длиной 1,5. 2 м в заранее намеченной очередности отрывают колодцы на проектную глубину с временным креплением стенок, разбирают нижнюю ослабленную часть фундамента (при необходимости) и удаляют грунт, подводя под фундамент временные крепления. Кладку нового фундамента выполняют с перевязкой швов, удаляя крепление снизу вверх. Зазор между верхним обрезом новой кладки и нижним обрезом старого фундамента зачеканивают полусухим цементно-песчаным раствором состава 1:3.
Более эффективным является способ углубления фундаментов с применением монолитного бетона (рис. 9). Как и в предыдущем случае, вначале разгружают фундамент, а затем отрывают шурфы на 0,7. 1 м ниже подошвы фундамента, стенки шурфов крепят щитами. У передней стенки устанавливают прочную раму из бруса или круглого леса. Верхняя перекладина рамы должна находиться на 30. 50 мм ниже подошвы фундамента. Между подошвой и верхней перекладиной рамы в грунт забивают доски, т.е. устраивают забирку, под защитой которой на проектную глубину отрывают колодец. Затем в колодец укладывают и уплотняют бетонную смесь, оставляя между подошвой фундамента и поверхностью бетона зазор 300. 400 мм. После набора бетоном требуемой прочности с помощью домкратов производят обжатие основания новой части фундамента, используя при этом массу существующего здания. После этого бетонируют зазор, укладывая бетонную смесь на 100 мм выше подошвы старого фундамента с целью обеспечения плотного контакта.
Исключить трудоемкие работы по разгрузке фундамента позволяет технология выполнения работ по его углублению и одновременному расширению (рис. 10). На захватке отрывают траншею на глубину заложения фундамента. Затем устраивают подкоп под подошву существующего фундамента по всей длине захватки на половину его ширины. В боковую стенку подкопа забивают горизонтальные поперечные арматурные стержни диаметром 14. 18 мм. Нижний ряд стержней устанавливают с шагом 200 мм на 100 мм выше дна траншеи, а верхний ряд — с таким же шагом на 50. 70 мм ниже подошвы существующего фундамента. К поперечным стержням приваривают профильные стержни такого же диаметра с шагом 200 мм. В траншее устанавливают щит опалубки на уровне подошвы фундамента и на расстоянии 200 мм от его боковой поверхности. Затем укладывают и уплотняют бетонную смесь, монтируют вертикальную арматурную сетку (размер ячейки 200×200 мм, диаметр вертикальных стержней 14. 18 мм, горизонтальных — 6 мм). Арматурную сетку втапливают на 200. 250 мм в свежеуложенный слой бетонной смеси, устанавливают опалубку второго яруса, укладывают и уплотняют бетонную смесь. После набора бетоном требуемой прочности опалубку разбирают, выполняют гидроизоляцию и обратную засыпку траншеи. Затем аналогично выполняют работы с противоположной стороны (исключая установку горизонтальных поперечных стержней).
Источник