 |
Тема 2.5. Технология усиления конструкций.
|
|
|
|
1. УВЕЛИЧЕНИЕ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ОСНОВАНИЙ, ФУНДАМЕНТОВ
Основными причинами, вызывающими необходимость усиления оснований и фундаментов, являются:
- ослабление кладки фундаментов;
- уменьшение несущей способности грунтов;
- увеличение нагрузки на фундаменты.
Упрочнение грунтов и усиление фундаментов выполняют специализированные бригады захватками (обычно не более 2 м), чтобы не повредить смежные участки и вышележащие части здания.
Восстановление основания и фундамента следует рассматривать во взаимосвязи, так как нередко усиление одного элемента исключает необходимость усиления другого. При этом необходимо выбрать более простой и экономичный вариант (табл.1).
Увеличение плотности и несущей способности грунта основания выполняют различными методами: цементацией, битумизацией, силикатизацией, электрбсиликатизацией, термической обработкой, смолизацией, устройством набивных свай и втрамбовыванием щебня.
Таблица 1 Характерные повреждения оснований и способы их устранения
| Характер повреждений | Причины повреждений | Способы устранения повреждений |
| Снижение несущей способности грунтов основания в процессе эксплуатации зданий и их деформации | Изменение нагрузки на основание при эксплуатации здания: изменение назначения здания и нагрузок на основание; надстройка, реконструкция здания и т.п. Подтопление основания: при подъеме уровня грунтовых вод; атмосферными осадками при неудовлетворительном водоотводе; при повреждении инженерных сетей | Устранение причин подтопления: понижением уровня грунтовых вод путем осушения территории застройки, устройством дренажа и т.п.; организацией водоотвода от здания, ремонтом (устройством от-мостки и т.п.). Ликвидация последствий деформации конструкций: фундаментов — путем углубления, уширения, замены кладки в месте ее повреждения, инъекции раствора и в поврежденные участки и др.; стен — путем инъекции раствора в кладку, усилением с помощью каркасов, обойм, тяжей и т.п.; колонн — путем установки предварительно напряженных каркасов, бетонирования и др. |
| Пучение грунтов основания и деформации фундаментов стен и др. | Промерзание грунтов основания вследствие: увлажнения грунта вдоль здания; обрезки грунта вдоль здания при планировке территории; замены грунта вдоль фундамента при ремонте более теплопроводным грунтом; суровой зимы и ошибок в проекте при определении глубины заложения фундамента | Устранение причин промерзания основания: надежная организация водоотвода от здания; восстановление (устройство) отмостки вокруг здания; замена при необходимости пучинистого грунта вдоль фундамента непучинистым, менее теплопроводным. Ликвидация последствий пучения основания: в фундаменте — путем инъекции растворов в поврежденные части фундамента, путем углубления фундамента и др.; в стенах — путем заделки трещин раствором или усиления каркасами, обоймами, тяжами и т.п. |
Искусственное закрепление грунтов применяется в сложных геологических и гидрогеологических условиях с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также для укрепления оснований фундаментов и т.д.
|
|
|
Применяется глубинное (на несколько метров) и поверхностное (на глубине менее 1 м) закрепление грунта. В случае глубинного закрепления естественное сложение грунта не нарушают. При поверхностном закреплении грунт рыхлится вспашкой или другим способом, перемешивается с вяжущим и затем уплотняется. Для поверхностного закрепления иногда применяют смолизацию, известкование, вводят гранулированные добавки и др.
|
|
|
Замораживание грунтов применяется при возведении фундаментов, сооружении шахт метрополитенов и других объектов. Для замораживания грунта в пробуренные через 1—3 м скважины диаметром 150—200 мм опускаются замораживающие колонки, по которым циркулирует охлаждающая жидкость-рассол (растворы солей СаСL2, с температурой 20—25°С), подаваемый от холодильной установки.
Способ замораживания имеет следующие недостатки: временное сохранение эффекта замораживания лишь на период действия установки, длительный процесс оттаивания, повышение влажности грунта за счет миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт и др. Технология замораживания и оборудование для его выполнения достаточно отработаны и освоены, поэтому, несмотря на указанные недостатки, этот способ широко применяется.
Термическое закрепление применяется для глинистых грунтов с достаточной воздухопроницаемостью. Осуществляется оно либо нагнетанием в грунт под давлением воздуха, подогретого до температуры 600—800°С, либо сжиганием топлива в герметически закрытых скважинах, пробуренных для этой цели. Под действием высокой температуры происходит обжиг глинистого грунта, за счет чего он упрочняется. Способ термического упрочнения дорогостоящий, и вследствие этого он имеет ограниченную область применения.
Цементация, глинизация, битумизация заключаются в инъецировании соответственно цементного и глинистого растворов или черных вяжущих; применяются для пористых грунтов с высоким коэффициентом фильтрации.
Силикатизация может быть двух- или однорастворной. Двухрастворная силикатизация заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (жидкого стекла), а затем хлористого кальция. Этот способ применяется в достаточно хорошо дренирующих грунтах.
Способ однорастворной (смесь жидкого стекла и отвердителя) силикатизации применяется для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сутки.
Раствор при силикатизации нагнетают специальными трубами-инъекторами, погружаемыми раздельно или пакетами по 5 штук. Расстояние между инъекторами принимается в зависимости от свойств раствора и типа фунта, оно уточняется экспериментально.
|
|
|
Смолизация — закрепление грунтов инъекцией синтетической карбамидной смолы. Этот способ эффективен для закрепления песчаных грунтов (Кф = 5,0—0,3 м/сутки).
Электрохимическое закрепление грунта достигается при воздействии постоянного электрического тока на глинистые фунты. Это воздействие становится более эффективным, если в фунт ввести химические добавки, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.).
Способ закрепления грунта выбирают в зависимости от состава, состояния и свойства фунта, требуемой его прочности.
Старые фундаменты разбирают, как правило, блочным методом, применяя буровзрывной, электрогидравлический методы разрушения, раскалывание с применением гидравлических раскалывателей.
Рис. 1 Схема размещения шпуровых зарядов при разрушении фундамента:
I— забой; 2 — провода; 3 — электродетонатор; 4 — заряд ВВ; 5 — фундамент; 6 — шпур или рукав
Разделяя массив на блоки, по контуру бурят шпуры и его разрушают. После дробления бетона арматура срезается газовой резкой, ручной дисковой электропилой.
Взрывание фундаментов внутри зданий выполняется только «на рыхление». При разрушении фундамента глубина шпуров 0,9 м высоты фундамента (при разрушении фундамента отдельными слоями глубина шпуров равна толщине каждого слоя, за исключением последнего).
При разрушении фундамента горизонтальными шпурами между ними и основанием фундамента оставляется предохранительный слой толщиной 0,2—0,4 м. Диаметр шпуров при разрушении 35—60 мм. Можно заряды располагать в рукавах (рис. 1).
Для предохранения от разлета осколков и действия воздушной ударной волны применяют защитные устройства (укрытия), а также фундамент укрывается мешками с песком, металлической сеткой или ограждается щитами толщиной 50 мм, расположенными от него на расстоянии 60 см. Крупные блоки стропуют и возят в автосамосвалы краном, а мелкие обломки — навалом экскаватором.
|
|
|
