Условия снижающие жизненный цикл зданий

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное агентство по образованию

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

 

 

 

 

Зачетное задание по дисциплине:

      «РЕКОНСТРУКЦИЯ ЗДАНИЙ, СООРУЖЕНИЙ И ЗАСТРОЙКИ»

Вариант 11

  Условия снижающие жизненный цикл зданий

2. Примеры закрепления оснований.

 

 

 

 

 

 

 

Работу выполнил студент группы

ПГС уск. Смоленск 4 курс, 7 сем.:

Леонкова А.С.

Проверил преподаватель:

Сафина Л.Х.

 

 

Содержание:

 Условия снижающие жизненный цикл зданий

2. Примеры закрепления оснований.

1. Технологии укрепления оснований
2. . Силикатизация грунтов
3. Закрепление грунтов цементацией
4. Электрохимическое закрепление грунтов
5. Струйная технология закрепления грунтов оснований фундаментов

3. Используемая литература

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.  Условия снижающие жизненный цикл зданий

Оптимизация продолжительности жизненного цикла жилых и зданий инфраструктуры является производной целесообразных границ реконструкции, модернизации и ремонта.

В зависимости от степени соответствия функциональным и техническим требованиям они могут быть разделены на 4 группы.

I - объекты, полностью отвечающие современным жилищным стандартам.

II - объекты, требующие перепланировки основных и вспомогательных помещений путем модернизации или реконструкции здания в целом.

III - объекты, требующие больших объемов ремонтно-восстановительных работ и реконструкции.

IV - объекты, уровень износа конструктивных элементов которых таков, что они не подлежат реконструкции или модернизации.

С точки зрения затрат ,капитальность работ восстанавливающего и поддерживающего характера составляет до 5 % оценочной стоимости объекта для первой группы; 5-10 % для второй; до 50% для третьей группы. При этом ориентировочный срок эксплуатации объектов продляется на 30-50 лет.

Классификация объектов по степени физического и морального износа свидетельствует о необходимости планомерного проведения ремонтно-восстановительных работ начиная с эксплуатации построенного здания. Длительные перерывы приводят к значительному уровню затрат на восстановление требуемых эксплуатационных характеристик, а при увеличении межремонтного срока - к аварийным ситуациям.

На рис. 1.13 приведены графические зависимости уровня надежности и физического состояния жилых объектов для различных периодов восстановительных работ.

Рис. 1.13. Изменение уровня эксплуатационной надежности жилых зданий 
1 - при выполнении плановых ремонтно-восстановительных работ; 2 - при выполнении восстановительных работ для зданий с низким уровнем эксплуатационной надежности; 3 – при отсутствии или эпизодических этапах восстановительных работ; 4 -интенсивное снижение эксплуатационной надежности при воздействии техногенных процессов

При соблюдении плановых и текущих ремонтов (кривая 1) жизненный цикл зданий увеличивается, достигая параметров морального износа с сохранением физико-механических характеристик, определяющих эксплуатационную надежность.

Перерывы в восстановительных работах (кривая 2) существенно снижают общий жизненный цикл зданий, а для их восстановления требуются значительные затраты, в т. ч. производство работ с отселением жильцов.

При длительном отсутствии ремонтно-восстановительных работ наступление критической фазы, характеризуемой потерей несущей способности конструктивных элементов, существенно снижает жизненный цикл и само существование объекта.

Влияние техногенных процессов, отклонений режима эксплуатации, скрытые дефекты, вызванные нарушением технологии производства работ, также приводят к снижению жизненного цикла.

В этих случаях прогноз долговечности зданий основывается на оценке вероятностно-статистических моделей с использованием данных мониторинга состояния несущих, ограждающих конструкций и инженерного оборудования.

Данные исследований по оценке несущей способности конструктивных элементов крупнопанельного домостроения свидетельствуют о повышении их несущей способности вследствие длительного процесса гидратации цемента. Несмотря на это, недопустимые деформации зданий могут возникнуть от преждевременного износа и аварийных ситуаций сетей водопровода и канализации, когда интенсивное замачивание основания фундаментов приводит к потере устойчивости здания в целом. Несвоевременный ремонт и восстановление сетей, как правило, приводят к ситуациям, когда стоимость восстановительных работ конструктивных элементов здания в сотни раз превышает затраты на поддержание сетей.

Особенно при оценке надежности жилых зданий и методов их восстановления это относится к ремонтам, где повышен уровень сейсмичности, имеются процессы подтопления территорий, интенсивного развития карстовых образований, увеличения динамических нагрузок от транспорта и др.

Снижение жизненного цикла зданий связано с производством работ по уплотнению застройки, возведению заглубленных частей зданий и сооружений вблизи существующих. Как правило, использование технологий, нарушающих сплошность грунтового основания зданий, динамически е нагрузки при забивке свай, изменение гидрогеологического режима в результате устройства противофильтрационных завес и водопонижения, прокладка трубопроводов глубокого заложения без необходимого крепления стенок приводят к изменению устойчивости зданий вследствие дополнительных неравномерных осадок фундаментов.

Очевидно, что сохранение жилищного фонда, повышение энергоэффективности зданий, модернизация и реконструкция застройки для средних и малых городов являются единственным путем предотвращения лавинообразного выхода из эксплуатации значительной части жилых зданий и системы инфраструктуры. Задержка в решении этого вопроса существенно повышает затратный механизм восстановительных работ и создает социальную напряженность ремонтов.

Для планирования и управления этими процессами необходимы проведение инвентаризации жилого фонда на предмет оценки физического и морального износа зданий, разработки долгосрочных программ по повышению эксплуатационной надежности зданий, восстановления энергосистем как наиболее изношенных элементов, способствующих созданию критических ситуаций, особенно в зимний период.

 

2. Примеры закрепления оснований.

2.1 Технологии укрепления оснований

Снижение несущей способности основания фундаментов вызвано несколькими причинами, к которым следует отнести: изменение гидрологического режима площадки вследствие повышения или понижения уровня грунтовых вод; изменение свойств насыпного грунта вследствие временного параметра; воздействие динамических нагрузок от подземного или наземного транспорта, способствующих снижению плотности основания; перераспределение естественного напряженного состояния в результате дополнительных нагрузок от здания и нарушения природного сложения грунтов; нарушения естественного теплового режима и условий аэрации. Анализ аварийных ситуаций в Москве и других крупных городах показал, что одной из причин служат карстовые явления. Они являются результатом растворения некоторых видов грунтов подземными водами, а также действия антропогенных факторов. Растворенные грунты выносятся из мест залегания водяным потоком, и на их месте образуются провальные воронки. Это может привести к катастрофическим явлениям. Поэтому, планируя работы по усилению несущей способности оснований, необходимо эти изменения учитывать.

Для повышения физико-механических свойств оснований реконструируемых зданий и предотвращения развития в их конструкциях деформаций широко применяют различные методы закрепления грунтов, которые разделяют на три группы: химическое, термическое и физико-химическое. Наиболее эффективны технологии химического закрепления фунтов, так как они не требуют перерыва в эксплуатации зданий, являются достаточно быстрым и надежным приемом повышения несущей способности оснований. Химический метод как наиболее эффективный включает: силикатизацию, электросиликатизацию, газовую силикатизацию, аммонизацию и смолизацию.

2.2 Силикатизация грунтов

Основным компонентом для силикатизации является жидкое стекло - коллоидный раствор силиката натрия. В зависимости от состояния грунтов используют: однорастворную силикатизацию - путем инъецирования в грунт гелеобразующего раствора из двух или трех компонентов (силикатно-фосфорнокислые, силикатно-сернокислые, силикатно-фтористоводородные и другие составы) при закреплении песчаных и лессовых грунтов с коэффициентом фильтрации 0,5-5 м/сут; двухрастворный способ силикатизации - для закрепления песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации до 0,5 м/сут, который заключается в поочередном инъецировании двух растворов (силиката натрия и хлористого кальция). В результате химической реакции образуется гель кремниевой кислоты, придающий фунту в короткие сроки прочность 2-6 МПа.

Электросиликатизация основана на сочетании силикатизации с одновременным воздействием постоянного электрического тока и предназначена для закрепления переувлажненных мелкозернистых песков и супесей с коэффициентом фильтрации до 0,2 м/сут.

Газовая силикатизация впервые разработана и применена в нашей стране. В качестве отвердителя силиката натрия используют углекислый газ, что позволяет закреплять песчаные грунты с коэффициентом фильтрации 0,1-0,2 м/сут, лессовые и грунты с высоким содержанием органических примесей. Прочность закрепленного грунта составляет 0,5-2 МПа и достигается в кратчайшие сроки.

Смолизация - закрепление песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 0,5-5 м/сут и лессовых грунтов путем инъецирования водных растворов синтетических смол (карбамид-ных, фенольных, фурановых и др.). Время гелеобразования регулируется количеством вводимого отвердителя. Смолизация не только способствует повышению прочности до 1-5 МПа, но и обеспечивает водонепроницаемость грунтов.

Способ инъекционного закрепления заключается в нагнетании реагентов в виде растворов или газов в грунты основания без нарушения их структуры. Инъекционное закрепление распространяется на грунты, обладающие определенной водопроницаемостью. Инъекционному закреплению не подлежат водонасыщенные грунты при скорости фунтовых вод более 5 м/сут.

При закреплении фунтов учитываются конкретные условия: гидрогеологические, характер заложения фундаментов, стесненность производства работ.

Способ закрепления назначается исходя из конкретных условий производств работ и характеристики грунтов.

На рис. 6.1 в схематичном виде приведены методы закрепления грунтов для фундаментов мелкого заложения. В зависимости от принятой технологии расположение инъекторов может быть вертикальным, наклонным и горизонтальным.

Рис. 6.1. методы закрепления грунтов для фундаментов мелкого заложения 
I - схемы расположения инъекторов при закреплении грунтов основания фундаментов: 1 - фундамент; 2 - инъектор; 3 – зона укрепления; II - зоны закрепления оснований: а - ленточная; б - сплошная; в - прерывистая; г - кольцевая

Для зданий с подвальной частью закрепление грунтов может осуществляться с наружной или внутренней стороны. Наиболее распространенным является укрепление грунтов с наружных фасадных поверхностей. Из-за меньшей стесненности производительность работ существенно выше.

Технология и организация производства работ

Инъекционное закрепление грунтов выполняется по результатам инженерного обследования здания с техническим решением о необходимости усиления основания фундамента. При назначении метода укрепления оснований определяющими факторами являются себестоимость производства работ и продолжительность процесса.

До начала производства работ уточняются наличие и расположение подземных коммуникаций, а также размещение зданий и сооружений вблизи мест закрепления. Затем осуществляется комплектование оборудования и материалов в соответствии с проектом производства работ.

Производится контрольное закрепление грунта с последующим испытанием. В результате контрольного закрепления уточняются радиус действия инъекторов, скорость набора прочности фунтом, расход материалов и физико-механические характеристики уплотненного грунта. В зоне контрольных испытаний отрывается шурф, который позволяет оценить геометрические характеристики зоны укрепления. С помощью кернообразователей извлекаются образцы из 3-4 зон, которые подвергаются механическим испытаниям.

Инъекционное закрепление грунтов включает последовательно следующие виды работ:

подготовительные и вспомогательные работы, включая приготовление закрепляющих растворов;

работы по бурению скважин, погружению инъекторов, обустройству инъекционных скважин;

нагнетание закрепляющих реагентов в грунт;

извлечение инъекторов и заделка инъекционных скважин;

работы по контролю качества закрепления.

Подготовительные и вспомогательные работы

До начала работ следует выполнить цикл подготовительных работ: подготовить территорию и фронт работ; провести временное ограждение, подвести электроэнергию, водоснабжение, канализацию; при необходимости установить геодезическое наблюдение за осадками фундаментов; обеспечить зоны складирования, площадки или стационарные узлы для приготовления растворов; осуществить разметку погружения инъекторов или бурения инъекционных скважин; приготовить закрепляющие растворы рабочих концентраций; выполнить работы по закреплению контрольных участков; обеспечить выполнение правил безопасного ведения работ.

Закрепляющие растворы рабочих концентраций приготавливают исходя из требуемой консистенции и необходимого объема.

Погружение и извлечение инъекторов

Способ погружения инъекторов зависит от физико-механических характеристик грунтов, глубины закрепления и может быть осуществлен: забивкой; вибропогружением; задавливанием; установкой в предварительно пробуренные скважины.

На рис. 6.2 приведены конструктивная схема инъектора переменного сечения и метод его погружения. Инъектор состоит из наконечника, перфорированного звена, переходных ниппелей, глухих звеньев. Наличие глухих звеньев позволяет изменять длину инъектора, тем самым обеспечивая необходимую зону инъецирования.

Рис. 6.2. Конструктивная схема инъектора (а), метода погружения (б), реечного домкрата для извлечения инъекторов (в) 
1 - наконечник; 2 - перфорированное звено; 3 - переходной ниппель; 4 - глухое звено