16.2. Усиление строительных конструкций
Зачастую при ремонте и реконструкции возникает необходимость не в полной замене конструктивных элементов (что сказывается на стоимости работ), а в усилении существующих конструкций при их достаточно удовлетворительном состоянии.
Усиление конструкций зданий и сооружений в процессе реконструкции может быть временным – на период производства реконструктивных работ и постоянным – на весь расчетный период эксплуатации после реконструкции.
Необходимость постоянного усиления конструкций здания и сооружения при реконструкции вызывается изменением технологических процессов и установкой в связи с этим более мощного и тяжелого оборудования, увеличением динамического и вибрационного воздействия на конструкции от оборудования большей единичной мощности и т.п. В отдельных случаях усиление конструкций определяется такими причинами, как эксплуатационный износ или приобретенные в процессе эксплуатации конструктивные дефекты, случайные повреждения и др. Постоянное усиление строительных конструкций может быть осуществлено различными методами повышения их несущей способности, основанными на увеличении поперечного сечения элементов, изменении напряженного состояния или конструктивной схемы работы здания.
При ремонте и реконструкции усиливают основания и фундаменты, стены, элементы каркаса и другие несущие конструкции здания.
16.2.1. Усиление оснований и фундаментов
При усилении оснований и фундаментов используются следующие методы:
подводка набивных свай;
усиление вдавливаемыми сваями;
усиление буроинъекционными сваями;
усиление сваями, выполненные по разрядно-импульсной технологии (РИТ);
устройство свай с применением пневмопробойников.
Набивные сваи выполняются по технологиям, изложенным в гл. 6. На рис. 16.1 приведены схемы соединения набивных свай с существующими фундаментами.
Следует отметить, что бурение скважин под сваи из-за стесненности условий работ производится преимущественно не бурильно-крановыми установками, а станками вращательного бурения, которые работают без вибрации и ударов, что позволяет выполнять скважины непосредственно через тело существующих фундаментов и стены подвалов.
Рис. 16.1. Способы соединения свай с существующими фундаментами:
а), б), в) – для ленточных фундаментов; г) и д) – для одиночных фундаментов; 1 – существующий фундамент; 2 – металлическая или железобетонная рандбалка; 3 – свайный ростверк; 4 – набивная свая; 5 – дополнительное бетонирование фундамента
Вдавливаемые сваи
Достаточно широко применяются вдавливаемые сваи типа Мега (рис. 16.2). Их изготавливают из сборных железобетонных элементов, длиной 80-100 см, квадратных или круглых в сечении, со сквозным каналом по оси элемента диаметром 75-100 мм. Глубина погружения свай может достигать 25-30 м.
Рис. 16.2. Последовательность работ при устройстве вдавливаемых свай:
а) – отрывка траншеи, подведение распределительной балки, установка оборудования и
первого элемента сваи; б) – установка очередных элементов сваи;
в) – установка головного элемента и временной стальной стойки;
г) – устройство ростверка, разборка оборудования и засыпка траншеи;
1 – несущая стена; 2 – распределительная балка (металлическая или железобетонная);
3 – домкрат; 4 – насосная станция; 5 – первый элемент сваи;
6 – очередной элемент сваи; 7 – стальные стойки;
8 – головной элемент; 9 – ростверк
Последовательность работ при устройстве буроинъекционных свай:
бурение скважин (вертикальных или наклонных) диаметром 80-250 мм станками вращательного бурения под глинистым раствором;
установка армокаркаса (секциями по 3 м со сваркой);
установка инъекционной трубы и заполнение скважины цементно-песчаным раствором или мелкозернистым бетоном с вытеснением глинистого раствора;
опрессовка скважины сжатым воздухом под давлением 0,3-0,5 МПа;
тампонирование устья скважины цементно-песчаным раствором (рис. 16.3).
Рис. 16.3. Последовательность работ при устройстве буроинъекционных свай:
а) – бурение скважины; б) – установка армокаркаса; в) – заполнение скважины бетоном; г) – опрессовка скважины; д) – тампонирование устья скважины;
1 – скважина; 2 – существующий фундамент; 3 – буровой инструмент;
4 – подача глинистого раствора; 5 – скважина, заполненная глинистым раствором;
6 – армокаркас; 7 – устьевой лоток; 8 – инъекционная труба;
9 – подача цементно-песчаного раствора; 10 – отведение глинистого раствора;
11 – заглушка скважины; 12 – подача воздуха; 13 – уширение скважины;
14 – тампон из высокомарочного цементно-песчаного раствора; 15 – готовая свая
Сваи, выполненные по разрядно-импульсной технологии (РИТ)
Сущность этого метода состоит в том, что бетон, уложенный в скважину постоянного диаметра, подвергается обработке электрическими разрядами высокой частоты, что приводит к расширению бетона в скважине (бетон постоянно добавляют и уплотняют) в разных слоях грунтов в разной степени (рис. 16.4). В результате свая значительно увеличивает свою боковую поверхность, что приводит к увеличению ее несущей способности.
Последовательность выполнения свай РИТ:
бурение лидерной скважины диаметром 130-300 мм;
заполнение скважины бетонной смесью;
обработка скважины электрическими импульсами, приводящая к увеличению диаметра сваи в 2 и более раза;
установка армокаркаса.
Рис.
16.4.
Пример формирования сваи РИТ в слоях
различных грунтов:
а) – разрез грунтов; б) – разрез сваи; 1 – суглинок; 2 – песок с примесью гальки;
3 – песок мелкий глинистый; 4 – песок средней крупности, средней плотности;
180 – первоначальный диаметр сваи; 230; 320; 280; 430; 600; 430; 325 – диаметры сваи,
обработанной электрическими импульсами, мм
Сваи, устраиваемые с помощью пневмопробойников
Устройство таких свай осуществляется с помощью реверсивных пневмопробойников (рис. 16.5).
Технологическая последовательность:
пневмопробойником пробивается лидерная скважина;
скважина заполняется полусухой бетонной смесью или мелким щебнем;
скважина снова пробивается пневмопробойником с вдавливанием бетона в стены скважины;
образовавшуюся вновь скважину заполняют литым бетоном;
в литой бетон погружается арматура.
Рис. 16.5. Схема усиления основания под существующим фундаментом сваями,
устроенные с помощью пневмопробойников:
1 – существующий фундамент; 2 – пневмопробойник; 3 – выполняемая скважина; 4 – полусухая бетонная смесь или щебень; 5 – зона уплотнения грунта;
6 – выполненная скважина; 7 – литой бетон