Шпаргалка по "Механике грунтов"

Основными причинами деформаций фундаментов и оснований, вызывающими необходимость их усиления и реконструкции, являются: 1) увеличение нагрузок на фундаменты — вызывается необходимостью установки нового оборудования (как правило, более мощного и с большим весом); 2) надстройка существующих зданий и сооружений при реконструкции, капитальном ремонте и т.д. Зачастую бывает сложно отобрать монолиты из-под фундамента или испытать грунт на месте. Следует иметь в виду, что, по опытным данным, расчетное сопротивление грунтов, уплотненных действием нагрузки от существующего здания, можно увеличивать до 40% при удовлетворительном состоянии самого здания. Осадки не должны превышать 30...40% предельных значений; 4) недостаточная прочность материала фундаментов может быть обусловлена неудовлетворительным качеством строительно-монтажных работ (дефекты бетонирования, замораживание), действием агрессивных грунтовых вод, особенно при наличии блуждающих токов; 4) ухудшение условий устойчивости оснований и увеличение их Деформаций вследствие изменения уровня грунтовых вод, замачивания снования атмосферными и производственными водами, пучения грунтов при промерзании и т.д.; 5) развитие недопустимых деформаций из-за строительства новых зданий рядом с существующими, ошибок проектировщиков, некачественной оценки инженерно-логических условий строительной площадки и др.

ЭТАПЫ ОБСЛЕДОВАНИЯ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ И  МЕТОДИКА ИХ РАСЧЕТА

Для зданий и  сооружений, находящихся в аварийном  состоянии, очень важным является выяснить причины, вызывающие их разрушение. С этой целью проводится обследование: 1) сбор сведений по истории строительства и эксплуатации здания, изучение технической документации. Это позволяет составить представление об условиях  строительства,  эксплуатации  здания,  нагрузках, определить дальнейший   объем   исследований;   2)   обследование   окружающей местности, надземной конструкции здания, системы отвода поверхностных вод, технического состояния соседних зданий и сооружений. Сначала выполняют внешний осмотр, затем делают необходимые замеры, отбирают образцы для анализа прочности конструкций; 3) обследование фундаментов — изучение плана фундаментов, формы, глубины заложения, ранее выполненных подводок и усилений. Устанавливают вид, качество и прочность кладки фундаментов, наличие пустот, трещин. При обнаружении трещин проводится наблюдение с помощью маяков или другими способами. Механическое определение прочности  материала  фундаментов  и  кладку стен подвала выполняют путем простукивания зубилом, ломом или шлямбуром.   При   этом   устанавливают   однородность,   плотность, массивность кладки, ориентировочную прочность камня, кирпича I или   бетона.   Более предпочтительным  являются   неразрушающие методы определения прочностных характеристик тела фундаментов. Наибольшее распространение получил акустический метод, основа которого — время прохождения акустического сигнала между датчиком и приемником в испытуемом материале. Применение этого метода позволяет определить марку бетона, обнаружить скрытые дефекты  (трещины,  раковины  и т.д.)  в материалах,  определить качество   заполнения   бетонной   массой   каналов   в   строительных конструкциях; 4) обследование оснований фундаментов, позволяющее детально изучить грунтовые напластования, состояние грунтов. Работу производят из шурфов, глубина которых не должна превышать глубины заложения фундаментов более чем на 0,5 м. Отбирают монолиты для лабораторных исследований, в случае необходимости выполняют опытные работы в условиях залегания грунтов.

По результатам  обследования составляется заключение, на основе которого разрабатывается проект усиления фундаментов и их основания.

Принципы  расчета существующих, дополнительно  возводимых и реконструируемых фундаментов различны. По проф. П.А.Коновалову, для существующих фундаментов проверяют прочность материала фундаментов, определяют расчетное сопротивление грунтов основания с учетом их уплотнения под действующей нагрузкой и сравнивают с фактическим давлением, не допуская его превышения над расчетным. После выбора способов укрепления оснований и фундаментов рассчитывают осадки и сравнивают их с предельно допустимыми по СНиП 2.02.01—83.

Глубину заложения дополнительных фундаментов назначают с учетом заложения существующих, кроме свайных и плитных фундаментов. Размеры дополнительных фундаментов определяют в соответствии с действующими нагрузками и расчетным сопротивлением грунтов основания.

Проверяется прочность  материала фундаментов и вычисляются осадки дополнительных фундаментов на неуплотненном основании.

При реконструкции эксплуатируемых зданий проектирование оснований фундаментов осуществляется с учетом уплотнения грунтов. Расчетное сопротивление грунтов основания  эксплуатируемых зданий определяется по формуле

(19.1)

                                            R'=Rmk

где R —расчетное сопротивление по CНиП2.02.01-83, определенное для неуплотненного основания; m— коэффициент, определяемый с учетом уплотнения грунтов за период эксплуатации и равный 1…1.30; k — коэффициент, принимаемый в зависимости от отношения расчетной осадки S_П к предельно допустимой S_{пр ср} изменяемый в пределах 1,1...1,4.

Расчет дополнительных осадок фундаментов реконструируемых зданий производят на дополнительные нагрузки, вводя значение модуля деформации с учетом уплотнения грунтов в основании. При этом размер предельно допустимой осадки устанавливается по результатам инженерно-геологического и инженерно-конструкторского обследований.

рис 1. Усиление фундамента железобетонными о6оймами

1- анкеры; 2 - стена подвала 3,4 - железобетонная обойма

МЕТОДЫ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ  И ОСНОВАНИЙ

При недостаточной  прочности кладки фундаментов проводят ее усиление, основными методами которого являются:  1) цементация фундаментов  —  применяется   чаще  всего  для   усиления   бутовой кладки. Для цементации используется раствор состава 1:1 (цемент- вода) при марке цемента 300...400. Раствор нагнетается инъекторами   (перфорированные  трубы   диаметром   25   мм)   под  давлением 0,2...0,5  МПа (работу выполняют участками 2...2,5  м)  в заранее пробуренные скважины; 2) укрепление фундаментов бетонной или железобетонной обоймой (рис. 1).

Бетонные обоймы устанавливают при уширении 20...30 см; минимальная толщина обоймы составляет 15 см. Железобетонную обойму выполняют минимальной толщиной 10...12 см с обязательной установкой анкеров диаметром 20 мм через 1...1,5 м по высоте фундамента. Применяется арматурная сетка с ячейками 10...15 см. Работы по усилению фундамента выполняют участками 2...2,5 м, бетонирование осуществляют литым бетоном классов В12,5...В15; 3) усиление фундамента с передачей давления на большую площадь, в связи с чем производят его уширение. Эта работа может выполняться с обжатием грунтов основания или без него. Если уширение производят без обжатия грунтов, то они включаются в работу при увеличении нагрузки, так как выпор грунта в сторону сдерживается дополнительной пригрузкой за счет   уширения   фундамента.   С   другой стороны,   такое   решение   не   исключает развитие дополнительных осадок, что не всегда  приемлемо  для  зданий,   находящихся в ветхом состоянии. Для уменьшения    развития   дополнительных   осадок проводят предварительное обжатие грунта домкратами с последующим заполнением бетоном полости уширенной части фундамента до давления под существующим фундаментом

Несущая способность грунтов основания существующих зданий и сооружений может быть увеличена: 1) силикатизацией,   электрохимическими  методами — для повышения несущей способности мелких и пылеватых песков, плывунов и лёссов и только при необходимости сохранения естественного состояния грунта в основании под сооружением. Глубина и ширина укрепляемой зоны зависят от размеров фундамента в плане, инженерно-геологических условий площадки и нагрузки от сооружений; 2) цементацией - для укрепления крупнообломочных грунтов и крупных песков.

Усиление  свайных фундаментов выполняют  путем погружения 
дополнительных свай с передачей нагрузки от реконструируемых 
зданий. В этом случае в единый фундамент объединяют 
усиливаемые ростверк, горизонтальные балки и сваи или устраивают новый ростверк, связанный с существующим с помощью штырей из арматуры. 

МЕТОДЫ ПОДВОДКИ НОВЫХ ФУНДАМЕНТОВ

Подводку  новых фундаментов выполняют  в случае необходимости разработки грунта ниже подошвы существующих фундаментов или   замены   фундамента.   В   практике   применяются   следующие методы: 1) передача нагрузки от здания на временные опоры. При больших нагрузках в качестве поддерживающих конструкций применяют горизонтальные балки чаще всего из металлического проката. Нагрузку на балки передают с помощью домкратов и реже — клиньев. Особо обращается внимание на устройство надежных опор под выносные балки. Для тяжелых сооружений вместо опор из брусьев могут применяться опоры из бетона, а также сваи; 2) пересадка фундамента   на   сваи.   Для   этого   через существующий фундамент бурят наклонные скважины диаметром 10...20   см   с   последующим   заполнением бетонной смесью и с трамбованием.     Можно     также вдавливать     сваи     отдельными звеньями, используя существующий фундамент в качестве упора для домкрата; 3) подводка под ленточные фундаменты столбов шириной 1...2 м производится в

определенной последовательности, с тем чтобы обеспечить минимальное ослабление фундаментов в период производства работ. В подведенных столбах под подошвой существующего фундамента оставляют ниши для установки гидравлического домкрата. Домкратом обжимается грунт под подошвой нового фундамента и сам фундамент для уменьшения возможных деформаций, после чего полости (ниши для домкрата) заполняются бетоном.

При реконструкции и надстройке зданий усиление фундаментов может быть выполнено одним из изложенных методом. Предпочтение следует отдать тем методам, которые не вызывают нарушения структуры грунта в основании фундаментов. Необходимо при этом учитывать технико-экономическую эффективность применяемых вариантов, а также требования безопасных условий труда.

№22   Методы усиления оснований и фундаментов

Применяют следующие  основные приемы усиления оснований и фундаментов и изменения условий работы грунтов; уширение подошвы; увеличение глубины ее заложения; пересадка фундамента на сваи; возвращение фундамента, смещенного в сторону, в проектное положение; закрепление кладки фундамента; взятие кладки в обойму; закрепление грунтов основания. Все эти приемы можно подразделить на три группы; 1) изменение условий передачи давления на грунт; 2) увеличение прочности кладки фундамента; 3) увеличение прочности и уменьшение деформативности грунтов в основании.

  Изменение условий передачи давления на грунт

Условия передачи давления на грунт изменяются при двустороннем и одностороннем уширении подошвы фундаментов, увеличении глубины ее заложения и пересадке фундаментов на сваи.

Подошву фундаментов уширяют в целях передачи давления на большую площадь. Если уширения делают без обжатия грунта основания (рис. 16.1,а), то они вступают в работу лишь пря увеличении нагрузки, когда появляются дополнительные осадки.

Рис.16.1   Схемы   уширения  подошвы  фундамента   (с  эпюрами  давления в плоскости подошвы)  

а - без обжатия грунта основания, (верхняя эпюра- до усиления; нижняя эпюра - после усиления и загрузки фундамента); б - с обжатием грунта основания с помощью домкратов (Верхняя эпюра—- после обжатия, до усиления показана пунктиром; нижняя эпюра —после усиления и загрузки фундамента);

1-существующий фундамент; 2 - конструкции уширении; 3— арматура; 4 — домкрат.

Рис,    16.2.    Пересадка   фундамента на сваи

а — набивные    (инъекционные);    б — вдавливаемые   звеньями;    1 — фундамент;    2 — свая; 

3—домкрат;   4 — упорная   плита

Уширенные части фундамента воспринимают только часть увеличивающейся нагрузки (см. нижнюю эпюру на рис. 16.1, а). Значительная часть этой нагрузки будет передаваться через подошву старого фундамента; это вполне допустимо, поскольку выпор грунта в стороны невозможен из-за наличия дополнительной пригрузки основания уширениями фундамента (см. нижнюю эпюру на рис. 16.1,а). Для уменьшения развития дополнительных осадок уширенного фундамента грунт под уширениями предварительно обжимают с помощью домкратов (рис. 16.1,6). После обжатия до снятия домкратов полости между домкратами вдоль фундамента заделывают бетоном.

Глубину заложения  подошвы фундамента, увеличивают  редко, так как при этом приходится выполнять работы захватками. Сначала делают подкоп под частью фундамента, устраивают в пределах захватки новый фундамент и включают его в работу, обжимая домкратами грунт под ним. Затем переходят к возведению следующей части нового фундамента. И так до тех пор, пока под всем фундаментом грунт не будет заменен на кладку по проекту. Такого рода работы обычно производят при разрушении верхней части деревянных сваи под ростверком в результате развития гнилостного процесса из-за понижения уровня подземных вод.

В настоящее  время фундаменты чаще всего усиливают  путем пересадки их на сваи. Для этого либо делают буроинъекционные сваи — бурят через фундамент наклонные скважины диаметром 15...25 см, в которые под значительным давлением нагнетают бетонную смесь (рис, 16.2 а) либо вдавливают звенья железобетонных свай под фундамент домкратами (рис. 16.2,б). Применяют и другие приемы использования свай для усиления фундаментов.

В случае смещения фундаментов в сторону их либо возвращают в первоначальное положение домкратами, либо устраивают одностороннее уширение. При возникновении крена сооружении его уменьшают поднятием или опусканием всего сооружения.

Рис. Увеличение прочности кладки фундамента

а — взятие    фундамента   в   обойму;    б — инъекция    раствора;    в — уменьшение   выноса консолей   для   уменьшения   усилий   в   арматуре;    1— фундамент;   2— железобетонная обойма;   3 — трубки  для   инъекции   раствора

Увеличение  прочности кладки фундамента

Если прочность  кладки бетонного, железобетонного  или бутового фундамента недостаточна, его заключают в железобетонную (иногда в металлическую) обойму (рис. 16.3, а) или инъецируют в кладку цементационный раствор (рис. 16.3,б). Иногда применяют оба способа усиления одновременно: сначала устраивают обойму с постановкой в ней трубок для инъекции, а после твердения бетона обоймы производят цементацию. Для уменьшения напряжений в нижней арматуре фундамента можно делать обойму только в верхней части фундамента. В таком случае консольные выступы фундамента резко уменьшаются, что сопровождается уменьшением усилий в арматуре (рис. 16.3,в).