Способы усиления конструкций, их преимущества и недостатки
Восстановить работоспособность строительных конструкций возможно различными способами в зависимости от их типа, условий работы, материалов, из которых изготовлены несущие конструкции (рис. 5.1).
К несущим строительным конструкциям относятся фундаменты, элементы каркаса (стойки, ригели), стены, балки и фермы покрытий, плиты покрытий и перекрытий.
Многие конструкции имеют аналогичные причины и характер повреждений, поэтому у них много общих способов восстановления. На схеме (см. рис. 5.1) представлены основные из них.
Одними из главных несущих элементов здания или сооружения являются фундаменты, а также основания, на которых они установлены. От их надежности зависит безопасность всего сооружения в целом.
Усиление фундаментов
Восстановить работоспособность строительных конструкций подземной части сооружений можно различными способами их усиления, приведенными на схеме (рис. 5.2). Виды усиления оснований и фундаментов приведены на этой же схеме.
Устройство подпорных шпунтовых стенок. При строительстве новых зданий и сооружений важным вопросом является сохранение работоспособности смежных зданий. При наличии разности отметок подошвы фундаментов нового и старого зданий целесообразно уст-
Рис. 5.1. Способы восстановления строительных конструкций (СК) зданий
и сооружений
Рис. 5.2. Виды усиления подземной части зданий (оснований-фундаментов)
Рис. 5.3. Примыкание ленточных фундаментов к существующему зданию:
1 — фундаменты существующего здания; 2 — фундамент пристраиваемого здания;
3 — разъединительная шпунтовая стенка; 4 — анкер
ройство стенки из металлического шпунта, который для укрепления фундамента существующего здания забивается в грунт (рис. 5.3). После этого отрывается котлован и возводится новый фундамент.
Усиление основания. При недостаточной несущей способности грунтов основания целесообразно применять его усиление путем цементации или силикатизации в зависимости от типа грунтовых напластований. Для проведения таких работ используется соответствующее оборудование, установленное по спецтехнологии.
Увеличение подошвы фундамента. В тех случаях когда при проведении технических расчетов напряжения под подошвой фундамента превышают расчетное сопротивление грунта основания, следует проводить уширение фундамента после осуществления необходимых расчетов. Конструкция фундамента приведена на рис. 5.4.
В этом случае может также использоваться устройство сплошной (или прерывистой) плиты на шпонках (рис. 5.5).
При закреплении поврежденного бутового фундамента можно увеличить его, как показано на рис. 5.6, а железобетонный фундамент стаканного типа усилить по схеме, изображенной на рис. 5.7.
Увеличение опорной площади проводят по следующей схеме:
• отрывают траншею не ниже подошвы фундаментов;
• вскрывают арматуру существующего фундамента;
• уплотняют грунты рядом с существующим фундаментом;
• приваривают новый каркас;
• устанавливают опалубку;
Рис. 5.4. Увеличение опорной площади с предварительным обжатием грунта:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — элементы уширения (железобетонные блоки); 3 — зоны обжатого грунта; 4 — анкеры из арматурной стали; 5 — отверстия для анкеров, заполняемые цементно-песчаным раствором по окончании работ; 6 — щели, закрывающиеся после поворота блоков и заполняемые мелкозернистым бетоном; 7 — гидравлические домкраты (от 2 до 4 шт.); 8 — зона, подлежащая бетонированию
Рис. 5.5. Устройство сплошной (прерывистой) плиты на шпонках:
/ — усиливаемый ленточный фундамент; 2 — сплошная (прерывистая) плита; 3 — пазы, устраиваемые в фундаментных стенах; 4 — кирпичная кладка; 5 — рабочая арматура плиты усиления; 6 — поверхность фундамента, подготовленная к бетонированию; 7 — отметка пола первого этажа
• укладывают на участке усиления бетон, а затем обрабатывают его вибратором;
• увлажняют бетон до набора прочности, затем снимают опалубку;
• делают обратную засыпку грунта;
• восстанавливают пол первого этажа.
4
Рис. 5.6. Увеличение опорной площади и закрепление бутового фундамента:
/ — усиливаемый фундамент; 2 — приливы из бетона; 3 — металлические балки; 4 — стяжные болты; 5 — кирпичная колонна; 6 — арматура; 7 — металлические штыри; 8— штрабы в колонне; 9— зоны уплотненного грунта
Рис. 5.7. Увеличение опорной площади с помощью устройства железобетонной
рамы:
1 — усиливаемый столбчатый фундамент; 2 — опорная рама из монолитного железобетона, устраиваемая по периметру существующей подошвы фундамента; 3 — арматура усиления; 4 — сколы по периметру подошвы усиливаемого фундамента;
5 — железобетонная колонна; 6 — зоны уплотненного грунта
Восстановление гидрозащиты (изоляции) фундамента. При обследовании фундаментов из шурфов после длительной эксплуатации зданий и сооружений оказывается нарушенной вертикальная или горизонтальная гидроизоляция. Это приводит к тому, что происходит подсос грунтовой воды с замачиванием конструкций цокольных и первых этажей. Высокая влажность помещений приводит к возникновению грибковых колоний, многие из которых являются вредными для людей. Для исключения такого влияния грибковых повреждений восстанавливают гидроизоляцию.
Для восстановления вертикальной гидроизоляции осуществляется отрывка фундаментов, очищаются боковые поверхности стен (при ленточном фундаменте) от грязи и пыли и наносится гидроизоляционная обмазка. В отдельных случаях делают глиняный замок.
Устройство горизонтальной гидроизоляции выполняется захватками по 1,5—2 м. В стене выбирается штраба глубиной на 0,5 м выше отметки земли, но ниже уровня пола первого этажа. На нижнюю поверхность наносится гидроизоляция, после чего штраба заделывается с применением расширяющегося цемента, и переходят в шахматном порядке на новый участок.
Устройство выносных фундаментов.
Рис. 5.8. Передача части нагрузок от перекрытия на буронабивные сваи:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — железобетонное межэтажное перекрытие над подвалом; 3 — монолитная железобетонная балка; 4 — металлическая колонна; 5 — металлические подкладки; 6— буронабивная свая
В процессе проведения обследования зданий и сооружений часто оказывается, что существующий фундамент частично разрушен, и расчетом доказано, что несущая способность его недостаточна. Для восстановления работоспособности фундамента делают его усиление, прибегая к выносному варианту, согласно которому устраиваются дополнительные выносные фундаменты.
В их качестве могут быть использованы буронабивные сваи, которые устраивают с одной (рис. 5.8) или двух сторон (рис. 5.9), например, для ленточного фундамента.
В фундаменте в створе новых свай пробивают отверстие, через которое пропускают металлическую или железобетонную балку с опиранием на буронабивные сваи. Нагрузка от стены частично передается на балку путем поддомкрачивания и подклинки. После удаления домкрата отверстие заполняют кирпичной или каменной кладкой с применением раствора на расширяющемся цементе.
При усилении железобетонного фундамента нередко используют буровые установ-
Рис. 5.9. Усиление фундамента с помощью буронабивных свай:
I — блоки фундамента; 2 — подушка; 3 — буронабивные сваи; 4 — отверстие в фундаментном блоке; 5 — железобетонная балка; 6 — отверстие, которое зачека- нивается раствором на расширяющемся цементе
Рис. 5.10. Передача нагрузки от стены на буроинъекционные сваи: I — усиливаемый ленточный фундамент; 2 — буроинъекционные (корневидные) сваи, устраиваемые через плитную часть усиливаемого фундамента; 3 — конусные отверстия в плитной части фундамента, устраиваемые после инъекции цементно-песчаного раствора; 4 — кирпичная стена; 5 — траншея, заполняемая грунтом после устройства стыка сваи с плитной частью фундамента
ки. Просверливают в свесах подушки отверстия и в образовавшийся канал инъецируют цементно-песчаный раствор (рис. 5.10).
Разгрузка несущих подземных конструкций зданий и сооружений. После детального обследования технического состояния строительных конструкций и проведения технических расчетов может оказаться, что несущая способность фундаментов недостаточна. Самым простым мероприятием для ликвидации этого может стать разгрузка, т. е. частичное снятие нагрузки. Если снять аппараты не позволяет технология производства, то это делается с помощью устройства, показанного на рис. 5.11.
Рис. 5.11. Передача части нагрузки от колонны на основание:
1 — усиливаемый фундамент; 2 — железобетонная колонна; 3 — элементы усиления фундамента; 4 — металлические раскосы; 5 — металлическая балка; 6 — металлическая обойма; 7 — арматура колонны; 8 — оголенный от защитного слоя участок колонны; 9 — зоны уплотненного грунта
В случае если по техническим показателям снижение нагрузки противопоказано, то делают временные крепления, устраивают подпорки, подвески с изменением (уменьшением) пролетов и расчетных схем, а также со смещением дополнительных опор.