Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

УСИЛЕНИЕ ФУНДАМЕНТОВ

Классификация методов усиления фундаментов при реконструкции в зависимости от грунтовых условий и необходимого увеличения их несущей способности приведены в табл. 10.1.

Анализ ее показывает, что каждый из перечисленных методов усиления имеет различные конструктивные решения, обуславливаемые первоначальной схемой фундамента. Ниже рассматриваются варианты конструктивных схем, принадлежащих одному из методов и технологий работ, выполняемых при их усилении.

Увеличение опорной поверхности фундамента за счет одно- или двухстороннего «банкета» (рис. 10. 1) позволяет до 100% увеличить нагрузки на фундамент. Минимальные размеры монолитных «набетонок» фундамента и защитного слоя бетона показаны на рис. 10. 1. При ширине уступа существующего фундамента менее 30 см (рис. 10. 2) для лучшей связи бетона «банкеток» предусматриваются арматурные стержни – штыри (6) диаметром 16 мм, забиваемые в шахматном порядке в шов кладки, что показано на рис. 10. 2.

Усиление фундамента по схеме (рис. 10.1) предусматривает производство следующих строительных работ. В первую очередь выполняются земляные работы по «обнажению» цоколя существующего фундамента. Разработка грунта производится участками длиной 10-15 м с помощью малогабаритного экскаватора Э-153 с подчисткой слоя толщиной до 50 см вокруг фундамента вручную. Далее осуществляется тщательная очистка боковой поверхности фундамента от грунта и производится насечка борозд по бутобетону для лучшего сцепления его с бетоном «банкеток».

При усилении фундамента по схеме на рис. 10.2 должна соблюдаться следующая технология работ: вначале обнажается фундамент, причем выполненные работы по одной из осей здания осуществляются отдельными участками (ламелями) по шахматной схеме, чтобы исключить «выпор грунта» и, связанное с этим, существенное ослабление устойчивости каркаса из-за разработки сплошной траншеи вдоль продольной оси фундаментов. Размеры участков (ламели) определяются габаритами подошвы

Рис. 10.1. Усиление фундамента двухсторонней банкеткой:

1 – существующий фундамент; 2 – несущая балка банкета; 3 – разгрузочные балки; 4 – банкет из монолитного бетона; 5 – арматурные сетки; 6 – откосы котлована; 7 – штраба в фундаменте для установки балки; 8 – щебеночное уплотнение основания

Рис. 10.2. Усиление фундамента с устройством анкеров в банкетке:

1 – существующий фундамент; 2 – штраба под балку; 3 – балка усиления; 4 - разгрузочная балка; 5 – двухсторонний «банкет»; 6 – анкерные выпуски Ø 25-30 мм, l =150 мм; 7 – щебеночное уплотнение основания

фундамента и заложением откосов траншеи. Далее, после очистки поверхности фундамента от грунта производится «забивка» анкерных штырей в шов кладки с заданным шагом их расположения по горизонтали и вертикали. Схема «анкеровки» бутобетона показана на рис. 10.2.

Затем, для установки несущих элементов «банкета» (балок из швеллера или двутавра №16-18) в фундаменте пробиваются «сквозные штрабы» (2). Для обеспечения безопасности и устойчивости существующего фундамента, пробивка «гнезд» под балки, установка последних и их «цементирование» осуществляется в течение одной рабочей смены, в последовательности – «через одну», т. е. устраивается первая штраба и устанавливается первая балка на участке, затем третья, пятая и т. д. После набора не менее 70% R_sγ прочности бетона заделки в указанных штрабах приступают к аналогичным работам на этом же участке здания по установке 2-й и 4-й и т. д. балок банкета.

Подача и установка балок в проектное положение осуществляется с помощью самоходного крана. «Омоноличивание» установленной в штрабу балки производится мелкозернистой бетонной смесью марки не менее М-150 с использованием подвижной, пластичной смеси (ОК≥8-10 см).

Закрепление разгрузочных балок 3 и 4, «вывешенных» на кране, к основным балкам, выполняется с помощью электросварки. Далее осуществляется уплотнение основания под «приливы» фундамента, устанавливаются «лягушки» под арматурные сетки, фиксирующего толщину защитного слоя бетона, укладывается арматура и выполняется опалубка банкета. Непосредственно пред бетонированием она увлажняется и производится подача бетонной смеси одним из наиболее целесообразных способов (чаще всего с помощью поворотного бункера емкостью 0,8 м³) и самоходного крана. После набора требуемой прочности бетона (не менее 25-30% R_sγ) осуществляется распалубка конструкции и обратная засыпка «пазух» грунта по традиционной схеме.

Усиление фундаментов устройством монолитной плиты (рис. 10.3) предусматривается при слабых грунтах, значительных дополнительных нагрузках на них при реконструкции и большой плотности застройки, не позволяющей использовать другие конструктивные схемы.

Минимальная толщина фундаментной плиты – 25 см, сечение ребер жесткости – 30х40 см. Заделка плиты в стену должна быть не менее 30-40 см. Плита располагается не менее чем на 75 см выше подошвы фундамента.

Производство работ по данному варианту усиления фундаментов начинается с разборки пола I^го этажа для выполнения земляных работ под плиту. Значительная часть данных работ выполняется вручную, т. к. весьма сложно обеспечить доставку и размещение землеройных механизмов в действующем цехе.

Рис. 10.3. Усиление фундамента устройством монолитной плиты:

1 – существующий фундамент; 2 – плита усиления; 3 – штраба для заделки армокаркаса плиты; 4 – армокаркас заделки плиты в стену; 5 – ребра жесткости плиты; 6 – уровень разработки грунта для устройства плиты; 7 – щебеночная подготовка под плиту; 8 – несущая стена здания; 9 – электросварка армокаркасов плиты

После разработки котлована в пределах существующего здания и устройства щебеночной подготовки толщиной 15-20 см приступают к пробивке штраб (3). Штраба в пределах одной стены выполняется не сплошным фронтом, а участками «через один» длиной 1,5-2 м. Вначале устраиваются штрабы на первом, третьем, пятом и т. д. участках. Затем в них, в этой же последовательности, производится бетонирование «консоли» плиты усиления. Для этого предварительно с помощью коротышей «вяжется» армокаркас «консоли» плиты. Затем, после набора прочности (не менее 15-20% R₂₈) производится монтаж основной арматуры плиты путем сварки ее рабочих стержней с арматурой консолей. После этого осуществляется монтаж опалубки и бетонирование плиты в два последовательных этапа: вначале до отметки Н₂, а затем—после установки бортовой опалубки—бетонирование ребер жесткости (до отметки Н₁).

Если усилению подлежит монолитный железобетонный фундамент (рис. 10. 4), то устройство железобетонной рубашки (2) предусматривается следующим образом. После производства земляных работ и устройства подготовки выполняется очистка стен фундамента от грунта и насечка на них борозд. Далее осуществляется «обнажение» рабочей арматуры фундамента (3). К ней привариваются «коротыши» (7), служащие соединительным звеном между арматурой существующего и наращиваемого каркаса фундамента (8). Затем производится установка опалубки. Далее обычными методами бетонируются «набетонка» фундамента.

Существенным недостатком данной конструктивной схемы является неодинаковые осадки фундамента после его усиления, вызывающие повышенные напряжения в уширенной части фундамента. Это связано с тем, что в период эксплуатации здания грунт под существующим фундаментом «обжат» нагрузкой от сооружения, а под «рубашкой» - нет. В результате, фундамент работает на «неоднородном» грунте, что вызывает неодинаковые давления под подошвой. Во избежание этого рекомендуется следующая схема усиления монолитного фундамента (рис. 10.5).

Рис. 10.4. Усиление фундамента за счет монолитной обоймы:

1 – существующий фундамент; 2 – «наращиваемый» армокаркас фундамента; 3 – «коротыши» из арматурной стали для связи армокаркасов; 4 – электросварка рабочих стержней каркаса; 5 – монолитный бетон «рубашки»; 6 – «шпонка» для обнажения арматуры; 7 – «коротыши» и 3 стержня Ø12-16 мм; 8 – армокаркас рубашки.

Сборные железобетонные блоки (2), одна из сторон которых больше размера фундамента на 100-150 мм, устанавливается у фундамента I (с некоторым зазором между их боковыми гранями). Металлический тяж (5), пропущенный через технологическое отверстие (4), фиксирует положение блоков (2) относительно существующего фундамента.

Рис. 10.5. Усиление фундамента за счет обжатия основания сборными блоками:

1 – существующий фундамент; 2 – блок фундамента, наращиваемый общую площадь реконструируемого фундамента; 3 – положение блока в процессе «обжатия» основания; 4 – сквозная «штраба» в блоке, выполненная до его монтажа; 5 – тяги из круглой стали, соединяющие существующий фундамент с наращиваемым блоком; 6 - гидродомкрат; 7, 8 – монолитная набетонка «заделки» прозора между фундаментами; 9 – гайка для натяжения тяги; 10 – зона обжатия основания

В технологическое отверстие наращиваемого блока пропускаются тяги хомута, соединяющие бетонные массивы. В прозор между блоками, равный «габариту»используемого гидродомкрата, размещаются эти механизмы. Далее, синхронной работой домкратов блок (2), поворачиваясь относительно грани «А» производит обжатие основания. Фиксирование преднапряженного положения блока осуществляется за счет обетонирования «прозора» между фундаментными блоками, которое осуществляется в два приема. Вначале бетонируется зона «набетонки» (7). Затем, после набора прочности этой части набетонки до 40-50% R₂₈ и демонтажа гидродомкратов, с предварительной установкой расклинивающих вкладышей, осуществляется укладка бетона М200 зоны (8), уровень которой должен «укрыть» верхнюю грань наращиваемого блока. Для повышения эффекта обжатия основания рекомендуется перед монтажом блоков (2) спланированный грунт под их подошвой «просыпать» слоем щебенки толщиной до 10 см. Извлечение же вкладышей из «прозора» между фундаментами обеспечивает необходимое обжатие «набетонки». Завершающим этапом усиления фундамента является обратная засыпка пазух котлована.

Рис. 10.6 Схема усиления фундамента за счет обжатия основания:

1 - усиливаемый фундамент; 2 – вывешиваемая колонна; 3 – котлован с вертикальным откосом; 4 – «шпунт» крепления откоса котлована; 5 – «обшивка» из досок; 6 – подкладки опорной балки; 7 – основная несущая балка; 8 – поддомкратные балки; 9 – гидродомкраты; 10 – опорные «столики» на колонне; 11 – гидродомкраты для задавливания «вкладышей»; 12 – железобетонные вкладыши (l_вк =0,7-0,8 l_ф); 13 – «ядро» уплотненного грунта; 14 – насосная станция, синхронизирующая работу гидродомкратов; 15 – маслопроводы; 16 – монолитная «набетонка» фундамента, устраиваемая после «обжатия» грунта; 17 – щит, распределяющий усилия гидродомкрата на грунт вертикального откоса.

Усиление фундаментов по схеме, представленной на рис. 10.6, рекомендуется для промышленных зданий с железобетонным каркасом и столбчатым фундаментами. «Дефицит» несущей способности последних «разрешается» за счет «задавливания» под подошву существующих конструкций вкладышей из армированного железобетона. Схема усиления, как это видно из рисунка, требует предварительного вывешивания существующих колонн, выполняемого с устройством отдельного котлована с вертикальными «откосами». Крепление последних осуществляется за счет «шпунтовой стенки». Таким образом комплекс подготовительных работ перед усилением требует существенных затрат времени и денежных ресурсов. Поэтому данная схема наиболее рациональна для усиления небольшого количества конструкций, подлежащих усилению. Технология работ по реконструкции фундаментов предусматривает следующую очередность строительных процессов. Вначале производится разработка отдельного котлована с размерами, предусматривающими расположение в нем системы гидродомкратов. Разработка выполняется полумеханизированным способом с одновременным устройством «шпунтового ограждения» вертикального откоса. «Обнаженная поверхность» столбчатого фундамент очищается от частиц грунта и производится «насечка» поверхности бетона.

Непосредственно перед усилением фундамента выполняется «вывешивание» его совместно с колонной, для чего монтируются опорные конструкции под систему гидродомкратов. Далее, в котловане в подработанной в подошве «нише» размещаются железобетонные вкладыши и гидродомкраты. «Задавливание» под фундамент этих элементов выполняется с контролем усилий и синхронности процесса по приборам насосной станции. Ядро обжатого грунта под подошвой фундамента существенно повышает его «несущую способность». Выступающие части вкладышей по периметру нижней ступени конструкции обетонируются массивом, увеличивающим, общую площадь фундамента и, соответственно, допустимую вертикальную нагрузку. Перед обратной засыпкой пазух выполняется демонтаж системы гидродомкратов и балочной клетки, которые использовались для вывешивания усиливаемого фундамента.

Усиление фундаментов за счет передачи нагрузки на нижележащие слои грунта, особенно в зоне притока грунтовых вод целесообразно выполнять с использованием выносных фундаментов.

Данная конструктивная схема усиления, приведенная на рис.10.7, может применятся как постоянная и как временное мероприятие на период ремонта существующих фундаментов при реконструкции.

Рис. 10.7. Усиление фундамента за счет выносных опор из ж/бетонных свай:

1 – усиливаемый фундамент; 2 – сквозная «штраба» для установки разгрузочных балок;3 – балки усиления фундамента: 4 – продольные балки, установленные в «штрабах» стены цоколя; 5 – ростверк из металлических элементов; 6 – забивные железобетонные сваи 30х30 см; 7 – участок траншеи для работ по усилению фундамента

В качестве выносных опор, как правило, используются забивные сваи (6) и сваи-оболочки. Количество свай или площадь «банкетов» определяется расчетом. Для передачи нагрузки применяются железобетонные напряженные или металлические балки (3), работающие совместно с распределительными ростверками (5). Для равномерной передачи нагрузки на кладку предусматривается установка металлических коротышей (4). Производство работ по усилению фундаментов по данному варианту осуществляется следующим образом. Вначале выполняются земляные работы до отметки, с которой должны погружаться сваи. Обычно, поскольку глубина обнажения фундаментов меньше отметки их заложения, отрывка грунта в траншее механизированным способом производится в полном объеме здания или сооружения. Затем, используя метод «тиксотропной рубашки», погружаются сваи на проектную отметку. Этот метод позволяет максимально возможно уменьшить динамическое воздействие от забивки сваи и выполнить их погружение непосредственно в двух-трех метрах у существующих строений. Для этого, в предварительно образованную лидерную скважину глубиной до 60 см, заливается глинистая суспензия и устанавливается свая. По мере погружения ее в зазор межу стенками скважины и сваи подается глинистый раствор, уменьшающий боковое трение и соответственно необходимую энергию удара молота при забивке свай.

На третьем этапе производства работ осуществляется установка несущих балок и их обвязка с ростверками.

Пробивка «сквозных штраб» (2) выполняется «через одну» таким образом, чтобы работы по устройству штрабы и монтажу в ней балки (3) заканчивались в течении одной смены. Для этого с помощью механизированного инструмента делается «проем» в кладке, размеры которого должны обеспечить размещение элементов усиления (3) и (4). Затем в траншею подаются балки-ростверки (5), которые закрепляются на «голове» погруженных свай (6). На ростверки монтируется основная балка (3), на которую устанавливаются и закрепляются распределительные балки (4) из двутавра. «Сквозная штраба» после этого омоноличивается жестким бетоном М-200. После завершения всех работ осуществляется антикоррозийная защита металлических элементов усиления фундамента, и «пазухи» последнего отсыпаются грунтом.

При реконструкции предприятий, особенно жилых зданий, характеризующихся весьма стесненными условиями, не позволяющими использовать соответствующие строительные механизмы, применяется метод усиления фундаментов многосекционными сваями, разработанный БашНИИстроем. (рис. 10.8).

Многосекционной сваей называется составная железобетонная призматическая конструкция, вдавливаемая отдельными секциями длиной 0,6-1,2 м с помощью домкратов по мере погружения очередной секций. Свая «стыкуется» до такой длины, при которой обеспечивается расчетное сопротивление основания.

Сущность усиления фундамента при этом заключается в подведении под них многосекционных свай, на которые сразу после их устройства передается частичная или полная нагрузка от существующего здания.

Реактивное усиление домкрата при вдавливании секции сваи воспринимается собственной массой реконструируемого здания или сооружения.

Работы по усилению фундаментов многосекционными сваями выполняются в следующей последовательности:

-обеспечение доступа к фундаментам и, при необходимости закладка шурфов;

-устройство необходимых монтажных проемов, электроосвещение, вентиляция, а так же проводка коммуникаций согласно проекту производства работ;

-монтаж вспомогательных подъемно-транспортных устройств и механизмов;

-организация временных складских площадок и обустройство бытовых помещений;

-комплектация площадки необходимыми механизмами и оборудованием;

-завоз свай, упорных элементов и других узлов, деталей и материалов;

-установка либо изготовление на месте упорного элемента (2) и (8);

-монтаж (при необходимости) страховочных подкосов или растяжек;

-установка форсекции сваи;

-размещение на верхнем торце форсекции сваи гидродомкрата (5) и подключение его к насосной станции;

-погружение форсекции (при поперечных упорных балках задавливание производится одновременно обеих форсекций, установленных под оба конца балки, как это показано на рис. 10.8, а);

-использование инвентарных толкателей, если ход домкрата меньше длины секции;

-стыковка очередной секции с помощью болтов, штырей или сварки и погружение ее в установленном порядке;

-наращивание очередной секции (4) и ее погружение (при необходимости одновременно производится антикоррозийная обработка закладных деталей). Наращивание очередных секций и их вдавливание осуществляется до тех пор пока сопротивление многосекционной сваи не достигнет проектной величины;

-сбрасывание давления в гидросистеме до расчетного усилия и поддержка этого усилия до условной стабилизации грунта (осадка не менее 0,1 мм за 30 мин.);

-передача усилия от здания на сваю по принятому в проекте решению;

-работы по усилению фундаментов проводятся в последовательности, предусматривающей в первую очередь подводку многосекционных свай в наименее опасных (деформированных) участках. В пределах участка производства работ устройство упорных элементов осуществляется с теми же мерами предосторожности, что изложены в выше (пробивка «сквозных штраб» для пропуска балок и упорных элементов «через один» и заделка отверстий бетоном в ту же смену). Перед началом работы один раз в сутки осматриваются настенные маяки, устанавливаемые для визуального наблюдения за поведением несущих конструкций зданий и организации геодезического контроля.

Благодаря исключению динамических нагрузок при погружении микросвай данный способ может быть рекомендован практически для любых условий площадки, особенно на территориях, характеризующихся плотной застройкой зданий.

Рис. 10.8. Усиление фундамента за счет погружения многосекционных микросвай:

а) при наличии пространства под упорным элементом

б) при отсутствии пространства под упорным элементом

1 – фундамент; 2 – упор; 3 – стянутый хомут упора; 4 – многосекционная свая; 5 – гидродомкрат; 6 – насосная станция; 7 – шланги; 8 – консольная балка; 9 - хомуты крепления домкрата к балке; 10 – «прокладка» под капельную балку

В процессе реконструкции здания довольно часто возникает необходимость устройства новых фундаментов взамен существующих без разборки здания. Причинами их могут быть: значительное увеличение нагрузок вследствие новой технологии, уменьшение несущей способности грунта из-за колебаний уровня грунтовых вод; систематического колебания (вибрации) грунта из-за рядом расположенных машин динамического действия и прочих причин. Весь процесс замены фундамента в этом случае разделяется на два этапа:

-выполнение мероприятий, обеспечивающих устойчивость здания и позволяющих производить указанные работы;

-непосредственно работы, связанные с заглублением новых фундаментов;

В зависимости от грунтовых условий, конструктивных особенностей и условий реконструкции несущие элементы здания (колонны), опирающиеся на фундаменты, необходимо временно поддерживать («вывешивать») путем:

-устройства системы подкосов и подпорок;

-передачей нагрузок на горизонтальные распределительные балки;

-устройства ростверков.

Ниже рассматриваются наиболее часто практикующиеся способы вывешивания несущих конструкций каркаса при усилении фундаментов. Способ вывешивания чугунной колонны в зданиях (рис. 10.9), применявшихся в старых постройках, предусматривает выполнение работ в следующей очередности.

Чугунные колонны (4) вывешиваются с помощью хомутов (6) и металлического штыря (7). Для этого в колонне сверлятся отверстия диаметром 25-32 мм под штырь, который опирается на металлический хомут (6). Сверху штыря для передачи усилий на колонну также закрепляется хомут. Для надежности эта система совместно со штырем бетонируется пластичным бетоном 11.

Затяжка хомутов на проектное усиление выполняется после 100% набора прочности бетона.

Под нижний хомут подводятся несущие горизонтальные балки (9), опирающиеся на шпальную клетку (10). Вывешивание колонны осуществляется либо включением в работу домкрата между хомутом и балкой, либо клиньев (8).

Лучше использовать домкрат, позволяющий контролировать усилия в вывешиваемой системе. Способ замены фундамента при стальном каркасе (рис. 10.10) заключается в следующем.Рядом с существующим фундаментом симметрично забиваются (либо задавливаются) на определенную глубину металлические сваи (10). Сверху сваи обвязываются ростверковой балкой (9), на которую опирается несущая горизонтальная балка (3).

Рис. 10.9. Схема вывешивания чугунной колонны перед ее усилением:

1 – существующий фундамент; 2 – возводимый фундамент; 3 – откос котлована; 4 – чугунная колонна; 5 – отверстие для инъецирования раствора; 6 – хомуты, обжимающие колонну; 7 – стальной штырь для вывешивания колонны; 8 – клинья для вывешивания системы на шпальную клетку; 9 – основные несущие балки из двутавра; 10 – шпальная клетка; 11 – монолитная обетонка колонны

К стальной колонне (7) на расчетном расстоянии от фундамента привариваются опорные столики (6) из стального листа. Под эти «столики» подводится домкрат (5), опирающийся на горизонтальную балку.

После вывешивания колонны с фундаментами выполняется послойная разработка котлована под возводимый фундамент. Для обеспечения устойчивости свай, при их обнажении вертикальным откосом котлована, последние усиливаются металлическими горизонтальными и вертикальными связями (11), которые с помощью электросварки закрепляются по сваям по мере их «освобождения» от грунта. После заглубления котлована до проектной отметки (Н_пр) производится очистка подошвы фундамента от грунта, устройство «насечки» бетона, монтаж армокаркаса и монтаж опалубки наращиваемой части фундамента. Затем с помощью поворотных бункеров осуществляется бетонирование заглубленной части фундамента горизонтальными слоями высотой 30-40 см мелкозернистой подвижной смесью (ОК≥6-8 см). Для обеспечения надлежащего контакта свежеуложенного бетона с подошвой фундамента (слой 2а) опалубка подводимого массива должна обеспечить требуемый «зазор» (2б), который позволяет выполнить распределение бетонной смеси в этом слое за счет ее гидростатического задавливания. Поэтому, бетонная смесь для укладки в этом слое должна быть подвижной с «избыточным» содержанием цемента (Ц=350-400 кг/м³; ОК≥10 см; состав смеси 1:2; В/Ц≥0,5).

Усиление фундамента с использованием аналогичной конструктивной схемы, но для каркаса здания, представленного железобетонными колоннами, изображено на рис. 10.11.

Технология работ при этом следующая.

Вначале до подошвы существующего фундамента отрывается котлован (9), размеры которого должны обеспечить выполнение опалубочных и бетонных работ усиливаемого фундамента. Затем под серединой подошвы фундамента вручную устраивается траншея (4) для пропуска центральной балки (5), на которой вывешивается фундамент (1) с колонной (3).

Для опирания указанной балки по краям выемки разрабатывают отдельные приямки и бетонируются деревянные «стулья», либо забиваются металлические сваи (8) или шпунт. Глубина погружения свай или шпунта рассчитывается в соответствии с требуемой нагрузкой от конструкций при вывешивании фундамента. На выполненные таким образом «стулья» устанавливается балка, и с помощью клиньев или домкратов (7) фундамент с колонной вывешивается.

Далее механизировано или вручную разрабатывается грунт под новый фундамент. Производится устройство опалубки и бетонируется фундамент под каркас здания.

Для обеспечения качественного шва между бетоном возводимого и существующего фундаментов соблюдается следующая схема бетонирования. Последний (верхний) слой смеси в опалубке укладывается с «зазором» 25-30 см между подошвой существующего фундамента и наращиваемым массивом. Далее, по всей площади бетонируемого блока устанавливается»растворная постель» толщиной 4-5 см из цементного теста. Вслед за этим равномерно укладывается бетонная смесь в предварительно выполненную опалубку, имеющую большой размер сечения, чем габариты существующего фундамента. Гидростатический столб бетонной смеси «задавливает» слой цементного теста под подошву и обеспечивает хорошую адгезию нового и существующего фундаментных блоков. Спустя 5-6 дней после этого прогон (балка) расклинивается и извлекается. Пустота, образованная «прогоном», бетонируется жестким бетоном.

Рис. 10.10. Схема вывешивания стальной колонны при усилении фундамента:

1 – усиливаемый фундамент; 2 – заглубленная часть нового фундамента; 3 – несущая балка «вывешиваемого» фундамента; 4 – обвязочные балки узла опирания домкрата; 5 – домкраты; 6 – кронштейны для упора штока домкрата; 7 – колонна каркаса здания; 8 – распределительный элемент; 9 – ростверк; 10 – металлическая (трубчатая) свая; 11- связи, устанавливаемые на сваях по мере заглубления котлована под фундамент 12 – слои разработки грунта при его «подработке» под подошвой существующего фундамента

Рис. 10.11. Схема вывешивания и усиления фундамента при железобетонном каркасе здания: 1 – существующий фундамент; 2 – заглубленная часть нового фундамента; 3 –железобетонная колонна каркаса; 4 –отметка подведения подошвы нового фундамента; 5 –несущая балка вывешивания существующего фундамента; 6 –ростверк; 7 –клинья; 8 – сваи «стулья» для вывешивания фундамента; 9 – этапы разработки котлована под заглубленную часть фундамента; 10 –«защемленная» часть погруженных свай.

Вывешивание колонн с помощью «шпренгельной системы» (рис. 10.12) используется при металлических колоннах каркаса здания и является весьма эффективным способом. Для этого в определенном порядке («через одну») колонны (2) вывешиваются за счет устройства шпренгельной системы (5), что позволяет перераспределить нагрузки на смежные элементы.

После вывешивания нечетных колонн выполняются работы по замене и усилению фундаментов. Замена четных фундаментов производится после завершения работ по нечетным колоннам одного ряда или секций. Усилия в системе шпренгельных затяжек (5) создаются за счет установки специальных натяжных устройств (7).

Рис. 10.12. Схема вывешивания стальных колонн с помощью шпренгельной системы: 1 – существующий фундамент; 2 – колонны каркаса здания; 3 – пролетные конструкции покрытия; 4 – хомуты для крепления диагональных тяг; 5 – диагональные тяги из круглой стали; 6 – последовательность монтажа тяг при усилении «четных» и «нечетных» колонн с фундаментами; 7 – устройство для «натяжения» и «отпуска» «натяжения» в тягах; 8 – котлован усиливаемого фундамента

Способ клин-хомута (рис. 10.13) относится к способу, когда усилия, передаваемые на колонну (3), при ее «вывешивании», воспринимаются двумя металлическими подпорками (5). Схема рекомендована для каркасов зданий, сформированных из железобетонных сборных конструкций.

В верхней части «подпорки» опираются в стальные элементы клинового зажима (4), который закрепляется на колонне (3). Таким образом, все устройство представляет собой А-образную конструкцию без горизонтальных несущих элементов. Зажимное устройство хомутов состоит из неподвижных клиньев, которые с помощью хомутов жестко закрепляются к граням колонны болтовыми соединениями.

Подвижная часть клиньев «контактирует» с металлическими подпорками (5). Внизу они опираются на деревянные брусья (8) сечением 300х300 мм, расположенные на штоке гидродомкрата (7). Под домкраты устанавливаются специальные наклонные тумбы или шпальная клетка такого же очертания. Под действием домкрата (7) подпорки перемещаются вверх, и подвижная часть клиньев расклинивается в неподвижной части зажима. Нагрузка от колонны передается на подпорки и, освобожденный от усилий фундамент, либо заменяется, либо усиливается по одной из рассмотренных схем.

Рис. 10.13. Схема вывешивания железобетонных колонн с помощью клин-хомута:

1 – существующий фундамент; 2 – уширенная часть нижней ступени фундамента; 3 – колонна каркаса; 4 – узел «упора» подкоса; 5 – «жесткий подкос»; 6 – упорная тумба подкоса; 7 – гидродомкрат; 8 – опорная «подушка» подкоса; 9 – котлован разрабатываемый для усиления фундамента

Этап работ, непосредственно связанных с заглублением и устройством новых фундаментов после вывешивания колонн, производится согласно общим технологическим требованиям при выполнении данных процессов, изложенных ранее при усилении фундаментов других конструктивных схем.

Усиление фундаментов по схеме (см. рис. 10.14) за счет изменения первоначальной статической схемы производится при реконструкции многоэтажных промзданий с сеткой колонн 6х6 м. Надстройка существующей строительной формы здания и замена технологического оборудования, как правило, вызывают значительное увеличение нагрузок на существующие фундаменты.

Рис. 10.14. Схема усиления столбчатых фундаментов за счет преобразования их в «ленточный»:

1 – существующие фундаменты; 2 – колонны каркаса; 3 - металлический хомут; 4 – рабочие горизонтальные стержни железобетонной «перемычки» усиления; 5 – вертикальные рабочие стержни «перемычки»; 6 – «подработка» грунта под подошвой для «плиты» перемычки; 7 – арматурные каркас плитного фундамента; 8 – монолитный бетон плиты; 9 – монолитный бетон перемычки; В_ф – шаг существующих фундаментов; 10 – косые стержни, связующие армокаркасы перемычки и плиты усиления.

В этом случае рекомендуемая конструктивная схема позволяет увеличить несущую способность этих конструкций до 100 % и более. Работы производятся отдельными участками (две-три цифровые и буквенные оси здания) в шахматном порядке с таким расчетом, чтобы выполняемые работы по усилению фундаментов не вызывали «потерю жесткости и устойчивости» существующего каркаса здания. Технологическая последовательность процесса усиления фундаментов при реализации этой конструкции может быть предоставлена следующей схемой: разработка грунта на участке усиления полумеханизированным способом, предусматривающим экскаваторную выемку грунта малогабаритными машинами с емкостью ковша v=0,15 м³ и ручную разработку «локальных зон» непосредственно вблизи существующего фундамента. Наибольшую сложность при этом представляет разработка части котлована, расположенного внутри помещения. Далее производится очистка поверхности бетона той части фундамента, которая подлежит последующему обетонированию. Для обеспечения надежной адгезии наращиваемого и существующего бетона фундаментов предусматривается подготовка поверхности последних за счет «насечки» их при помощи «бугард». Далее на «оголовок» колонны, заделанной в фундаменте, монтируется металлический хомут, который впоследствии используется для установки горизонтальных рабочих стержней арматуры усиления. Одновременно с этим, производится ручная «подработка» грунта под подошвой нижней ступени фундамента (на ширину не менее 1/3 ее размера). После «подчистки» этой «полосы» и частичного уплотнения основания щебенкой с помощью ручных электротрамбовок производится монтаж арматурной сетки плиты усиления. Затем приступают к монтажу армокаркаса «перемычки», выполняя при этом вначале монтаж горизонтальных стержней, затем вертикальной арматуры, соединяя последнюю сваркой (или вязкой) верхних узлов к горизонтальным стержням, а нижних – к арматуре плиты.

Бетонирование фундамента осуществляется в два этапа. Вначале производится укладка смеси «в распор» в плиту усиления, а затем после набора бетоном прочности не менее 15-20% R₂₈ разрешается производство работ по устройству «опалубки» перемычки и ее последующее бетонирование. Технология данного процесса традиционная и предусматривает подачу смеси в поворотных бункерах емкостью до 0,8 м³ с помощью самоходных кранов. Учитывая ограниченные размеры сечения конструкции «перемычки» и достаточно густое ее армирование рекомендуется использование пластичных мелкозернистых смесей В-20 – В-25 с подвижностью ОК≥8-10 см. Бетон «наращивается» в перемычке слоями по 30-40 см с тщательным уплотнением глубинным вибратором. После выдержки бетона до набора прочности 15-20% R₂₈ осуществляется распалубка и обратная засыпка пазух реконструируемого фундамента по обычной технологии для данного процесса.

Усиление фундамента при использовании конструктивной схемы (см. рис. 10.15) чаще всего рекомендуется при реконструкции жилых зданий с ленточными фундаментами. Как явствует из этой схемы «усиление» осуществляется за счет преобразования ленточного фундамента в плитный, что позволяет увеличить несущую способность последнего до 100%. Данная схема усиления чаще всего рекомендуется при «надстройке» существующего каркаса зданий бытовых помещений производственных комплексов и отдельных жилых зданий. Технология строительно-монтажных работ при этом подобна той, что изложена при реконструкции столбчатых фундаментов (рис. 10.14). Отличительной особенностью данной схемы усиления является технология устройства хомутов крепления арматурных каркасов перемычек. Для этого требуется пробивка сквозных «борозд» в швах между фундаментными блоками. Далее, через них пропускаются стальные стержни, к которым крепятся элементы хомутов. Последующие работы по усилению осуществляются а той же очередности и по той же технологии, что подробно изложена выше.

Рис. 10.15. Конструктивная схема усиления ленточного фундамента за счет преобразования его в «плитный»:

1 – «башмак»; 2 – фундаментные блоки; 3 – пробивка сквозной борозды между блоками; 4 – хомут; 5 – горизонтальные стержни; 6 – вертикальные стержни; 7 – подработка грунта под подошвой башмака; 8 –арматурная сетка плиты; 9 – бетон плиты; 10 – бетон перемычки; 11 – «шов» между блоками; 12 – шов «кладки» блоков фундамента