Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Международный научно-исследовательский журнал публикации ВАК
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Строительство
Размещена 17.02.2015. Последняя правка: 15.02.2015.

ВОССТАНОВЛЕНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ И КАЧЕСТВ ФУНДАМЕНТОВ ПРИ РЕКОНСТРУКЦИИ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ ГОРОДСКОЙ ЗАСТРОЙКИ

Кобзева Ирина Александровна

ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс»

Студент

Гвозков П.А. научный руководитель, кандидат технических наук, доцент , кафедра архитектуры, ФГБОУ ВПО «Государственный университет – учебно-научно-производственный комплекс»


Аннотация:
В представленной статье обозначена проблема восстановления эксплуатационных свойств и качеств фундаментов при реконструкции зданий с учётом городской застройки. Рассмотрены такие понятия цементация, силикатизация, смолизация, битумизация как методы усиления основания и фундаментов. Предложены различные способы по увеличению несущей способности и укреплению фундаментов.


Abstract:
The article indicated by the problem of the restoration of operational properties and qualities of foundations in the reconstruction of buildings with a view of urban development. The participants discussed such concepts cementation, silicatesation, resination, bitumenesation as methods to enhance the grounds and foundations. Proposed various ways to increase the carrying capacity and the strengthening of the foundations.


Ключевые слова:
реконструкция зданий и сооружений; усиление основания и фундаментов; цементация; силикатизация; смолизация, битумизация, метод «вывешивания»

Keywords:
reconstruction of buildings and structures; the strengthening of the basis and foundations; cementation; silicatesation; resination; bitumenesation; the method of «putting up»


УДК 624.159.4

Реконструкция зданий и сооружений - это их переустройство с целью частичного или полного изменения функционального назначения, установки нового эффективного оборудования, улучшения застройки территорий, приведения в соответствие с современными возросшими нормативными требованиями.

Она является частью общей реконструкции производственных предприятий или городского района, жилого массива, комплекса социально-бытовых, культурных учреждений.

В общем виде переустройство включает перепланировку и увеличение высоты помещений, усиление, частичную разборку и замену конструкций, а также надстройку, пристройку и улучшение фасадов зданий [1,86 с.].

Все эти меры по улучшению функционального назначения зданий и сооружений могут привести к возникновению деформаций в фундаменте, понижению или повышению уровня подземных вод, дополнительной осадке грунтов под фундаментами вследствие строительства поблизости новых домов, а также разрушению отмостки или подсыпки грунта вокруг здания выше расположения горизонтальной гидроизоляции.

Все вышеперечисленное по улучшению функционального назначения зданий и сооружений городской застройки могут привести к возникновению деформаций в фундаменте, понижению или повышению уровня подземных вод, дополнительной осадке грунтов под фундаментами вследствие строительства поблизости новых домов, а также разрушению отмостки или подсыпки грунта вокруг здания выше расположения горизонтальной гидроизоляции.

Причины повреждений основания и фундаментов могут быть различными, но восстановление их эксплуатационных свойств и качеств чаще всего возможно только с помощью усиления.

Усиление основания и фундаментов – это операция, которую проводят для увеличения несущей способности и укрепления фундаментов, выполненных из бутовой кладки, бутобетона, монолитного бетона и других материалов. Усиление грунтового основания производится путем его закрепления методом инъекции различных растворов. Существует несколько разновидностей закрепления грунтов: цементация, силикатизация, смолизация, битумизация.

При цементации производится нагнетание в грунт цементного раствора. В основание под подошвой фундамента погружаются инъекторы – стальные трубы диаметром 27-150 мм с перфорацией в нижней части трубы. В инъекторы под давлением 0,3-0,6 МПа закачивают цементный раствор. Применяют цементацию, как правило, в грунтах, имеющих относительно большую проницаемость. К ним относятся: пески средней крупности, крупные, галечниковые и гравийные грунты [2,15с.].

 

Рисунок 1 – Схема закрепления грунтов с помощью инъекции растворов: 1 – фундамент,

2 – инъектор, 3 – слабый грунт, 4 – закрепленный грунт, 5 – плотный грунт

 

Примером может послужить Пизанская башня - для уменьшения ее осадки и наклона в 1932 г. под основание башни было произведено нагнетание через 351 скважину Ø 50 мм около 1000 т цементного раствора. Приращение наклона за последнее десятилетие прошлого века составляло ≈ 1 мм в год.

 

    

 

Рисунок 2 – Пизанская башня

 

Силикатизация связана с инъекцией в грунтовое основание раствора силиката натрия с коагулянтами. Различают однорастворную и двухрастворную силикатизацию.

При двухрастворной силикатизации в инъекторы вначале закачивают раствор силиката натрия, а затем коагулянта - хлористого кальция.

Двухрастворная силикатизация применяется при закреплении оснований, сложенных мелкими и пылеватыми песками, плывунами, песковидными и насыпными грунтами, имеющими коэффициент фильтрации в пределах от 80 до 2 м/сут. После отвердения силиката натрия прочность грунтов составляет 1,5-5 МПа.

Для слабофильтрующих грунтов с коэффициентом фильтрации от 5 до 0,3 м/сут. применяют однорастворную силикатизацию. При этом в инъекторы закачивают одновременно раствор силиката на­трия и коагулянта - ортофосфорной кислоты или алюмината на­трия. Прочность, грунтов закрепленных однорастворной силикатизацией, составляет 2-5 МПа.

 

Рисунок 3 – Схема закрепления грунтов методом силикатизации: 1 - насос для откачки воды из катода; 2 - наголовник; 3 - ниппель; 4 -генератор постоянного тока; 5 - бак с раствором; 6 - баллон со сжатым воздухом; 7 - перфорированная часть инъектора; 8 - наконечник инъектора; 9 - дополнительный инъектор

При смолизации грунтов в них закачивают растворы различных полимерных смол (карбамидную, фенольные, фурановые смолы). Применяют смолизацию для закрепления мелких и пылеватых песков с коэффициентом фильтрации от 5 до 0,5 м/сут.

Если требуется закрепить песчаные или крупноблочные грунты и сделать их водонепроницаемыми, то применяют битумизацию. В инъекторы закачивают расплавленный битум марок 3-5, нагретый до температуры 200-220°С.

 

Рисунок 4 – Схема закрепления грунтов методом смолизации и битумизации: 1 -иъектор; 2-рабочий шланг; 3-манометр; 4-рабочий бачок; 5 - пробковый кран; 6 - компрессор или баллон со сжатым воздухом

Для закрепления лессов и лессовидных грунтов может применяться обжиг грунтов. При обжиге в скважины подается горячий воздух с температурой 600-800°С. В качестве источников тепла применяют дизельное топливо, мазут, электроэнергию. Обожженный грунт теряет просадочные свойства и повышает прочность.

Все методы закрепления грунтов требуют специального оборудования, опытных специалистов и являются дорогостоящими. Однако, поскольку закрепление грунтов не затрагивает непосредствен­но конструкции здания или сооружения, оно может быть рекомендовано при реставрации [2,61 с.].

В зависимости от залегания фундаментов и технологических и экономических соображений для усиления фундаментов могут применяться как разгружающие и заменяющие конструкции, так и повышение собственной несущей способности тела фундамента.

Если неудовлетворительная работа фундаментов связана с состоянием грунтового основания, то целесообразно применять разгружающие конструкции. При недостаточной прочности тела фундаментов применяют как разгружающие и заменяющие конструкции, так и повышение прочности тела фундаментов.

Разгружающие и заменяющие конструкции для усиления фундаментов при недостаточной несущей способности грунтового основания осуществляются в виде наращивания тела фундаментов (обоймы, двусторонние наращивания), приводящего к увеличению площади подошвы фундаментов, пересадки фундаментов на сваи, а также путем подведения под здание железобетонной плиты.

Для передачи усилий от надземной части здания или сооружения на двусторонние наращивания (банкеты) и дополнительные фундаменты устраивают систему поперечных и продольных балок, выполняемых из стального проката или железобетона. Для установки поперечных балок в фундаменте или стене пробивают сквозные отверстия.

Рисунок 5 – Схема уширения подошвы ленточного фундамента с помощью наращивания бетоном (банкеты):1 - стена; 2 - бетон наращивания; 3 - поперечная стальная балка; 4 - продольная стальная балка; 5 - пластинчатый домкрат; 6 - усиливаемый фундамент

 

Усиление фундаментов, имеющих недостаточную несущую способность из-за малой прочности материала, наличия расслоения кладки фундамента и трещин, производится с помощью железобетонных обойм, двусторонних наращиваний, инъекции цементного раствора в трещины и пустоты кладки, замены старых фундаментов на новые, устройства разгружающих и заменяющих конструкций.

При усилении отдельных фундаментов под колоннами или столбами для осуществления передачи усилий от надземной части здания или сооружения устраивают железобетонные обоймы. Арматуру обоймы соединяют с арматурой усиливаемого фундамента или колонны. В фундаменте пробивают горизонтальные борозды.

 

Рисунок 6 – Схема усиления фундамента под колонну с помощью железобетонной обоймы (а- при наличии развитого подколонника с достаточно мощной продольной арматурой; б -при отсутствии развитого подколонника):1 - арматура подколонника; 2 - арматура колонны; 3 - арматура обойм; 4 - борозды в теле фундамента; 5 - уплотненный щебнем грунт

 

При наличии в конструкции усиления системы поперечных и продольных балок применяют гидравлические домкраты, с помощью которых передают часть нагрузки от здания или сооружения на конструкцию усиления. Домкраты снимают перед укладкой бетона после подклинки балок.

Рисунок 7 – Схема уширения подошвы ленточного фундамента с обжатием грунта домкратом: 1 - стена; 2 - пакет из стальных балок; 3 - домкрат; 4 - клинья; 5 - железобетонный банкет; 6 - усиливаемый фундамент; 7 - бетон, укладываемый после извлечения домкратов

 

Значительное уширение подошвы существующего фундамента можно сделать путем устройства сплошной монолитной железобетонной плиты под всем зданием. Железобетонная плита делается ребристой с ребрами вверх. Передача на плиту усилий от надземной части здания или сооружения осуществляется путем заделки плиты и ребер в борозды и гнезда, выбитые в фундаментах.

Устройство сплошной плиты под всем зданием производится небольшими захватками, чтобы не вызвать большие деформации здания [2,81 с.].

Рисунок 8 – Устройство железобетонной плиты под зданием: 1 - фундамент; 2 - полка плиты; 3 - второстепенная балка; 4 - главная балка; 5 - уплотненный щебень

 

Большая часть конструкций усиления тела фундаментов скрывается грунтом, оставаясь видимой только со стороны подвала. Поэтому такое усиление фундаментов часто применяют при реставрации зданий и сооружений.

Увеличение полезной площади при реконструкции здания достигается не только за счет надстройки дополнительных этажей, но и путем заглубления существующих, либо устройства новых подвальных помещений.

Для минимизации опасных последствий от деформации здания при заглублении подвалов, мы используем метод «вывешивания». Заключается он в переносе здания с ленточного на свайный фундамент, но в отличие от обычного усиления на сваи передается полный вес здания, что требует точного проектного расчета и особой тщательности при выполнении. Чтобы исключить потерю устойчивости свай, в них применяют дополнительное усиленное армирование верхней, самой нагруженной части. Перед устройством свай фундамент также подвергается укреплению методом цементации. После проведения данных мероприятий можно выполнять разработку грунта и подведение новых стен ниже уровня существующих фундаментов [3,47с.].

                     

 

Рисунок 9 – Вывешивание зданий

 

Учитывая вышеизложенное, в условиях городской застройки и переустройстве, когда основное стремление городских властей к уплотнению застройки, вследствие чего увеличивается нагрузка на фундамент и основание прибегают к его усилению.

В данной статье рассмотрены основные методы усиления, с помощью которых восстановление эксплуатационных свойств и качеств фундаментов при достижении современной строительной науки и техники можно реализовать различные проекты по переустройству зданий и сооружений.

Библиографический список:

1. Асаул А.Н., Казаков Ю.Н., Ипанов В.И. Реконструкция и реставрация объектов недвижимости: учебник / под ред. д. э. н., проф. А.Н. Асаула. – СПб.: Гуманистика, 2005. – 288с.
2. Гроздов В.Т. Усиление строительных конструкций при реставрации зданий и сооружений. – СПб.: «Центр качества строительства», 2005. – 114 с.
3. Попова Н.А. Реконструкция и реставрация историко-архитектурного наследия: учебное пособие. – Саратов: «Аквариус», 2003. – 99 с.




Рецензии:

7.05.2015, 16:23 Воробьёв Сергей Александрович
Рецензия: Тема рассматриваемая в статье актуальна, однако отсутствует научная новизна. Посоветуйтесь с Павлом Александровичем, рассмотрите какой-нибудь метод усиления фундаментов на примере г. Орла. Литературные источники, приведенные в статье достаточно старые, приведите более новые. После внесения изменений статья может быть рекомендована к печати.



Комментарии пользователей:

Оставить комментарий


 
 

Вверх